Ang nagkalainlain nga mga teoriya sa depensa sang tanum nagahatag sang importante nga teoretikal nga giya para sa pagpaathag sang mga sulundan sang espesyalista nga metabolismo sang tanum, apang ang ila mga yabi nga mga panagna nagapabilin nga testingan. Diri, naggamit kami sang unbiased tandem mass spectrometry (MS/MS) nga pag-analisar sa sistematiko nga pag-usisa sang metabolome sang mga strain sang tabako nga ginpaluya gikan sa indibidwal nga mga tanum pakadto sa mga populasyon kag suod nga mga espesyi, kag ginproseso ang madamo nga mga teoriya sang mass spectrometric feature base sa compound spectra sa impormasyon. Framework sa pagtilaw sang mga yabi nga mga prediksyon sang pinakamaayo nga depensa (OD) kag nagahulag nga target (MT) nga mga teoriya. Ang bahin sang impormasyon sang metabolomics sang tanum nagahisanto sa teoriya sang OD, apang nagasumpakil sa panguna nga prediksyon sang teoriya sang MT sa dinamika sang metabolomics nga gintuga sang mga herbivore. Gikan sa micro pakadto sa macro evolutionary scale, ang jasmonate signal ginkilala bilang panguna nga determinante sang OD, samtang ang ethylene signal naghatag sang fine-tuning sang herbivore-specific nga sabat nga gin-annotate sang MS/MS molecular network.
Ang mga pinasahi nga metabolite nga may nagkalainlain nga mga istruktura amo ang panguna nga mga partisipante sa pagpasibu sang tanum sa palibot, ilabi na sa pagdepensa sa mga kaaway (1). Ang makatilingala nga pagkananuhaytuhay sang pinasahi nga metabolismo nga makita sa mga tanom nagpukaw sang mga dekada sang madalom nga pagpanalawsaw sa madamo nga aspeto sang mga hilikuton sini sa ekolohiya, kag nagporma sang malaba nga listahan sang mga teoriya sa depensa sang tanum, nga amo ang ebolusyonaryo kag ekolohiko nga pag-uswag sang mga interaksiyon sang tanom kag insekto. Ang empirikal nga pagpanalawsaw nagahatag sang importante nga giya (2). Apang, ining mga teoriya sa depensa sang tanum wala nagsunod sa normatibo nga dalan sang hypothetical deductive reasoning, sa diin ang mga yabi nga mga panagna yara sa pareho nga lebel sang pag-analisar (3) kag gintestingan sa eksperimento sa pagpauswag sang masunod nga siklo sang teoretikal nga pag-uswag (4). Ang mga limitasyon sa teknikal nagalimite sang pagtipon sang datos sa partikular nga mga kategorya sang metabolismo kag wala nagalakip sang komprehensibo nga pag-analisar sang mga pinasahi nga mga metabolite, gani nagapugong sang mga pagtandi sa tunga sang mga kategorya nga kinahanglanon para sa teoretikal nga pag-uswag (5). Ang kakulang sang komprehensibo nga datos sang metabolomics kag isa ka kinaandan nga kuwarta sa pagkumparar sang pagproseso sang workflow sang metabolic space sa tunga sang nagkalainlain nga mga grupo sang tanum nagaupang sa siyentipiko nga pagkahamtong sang latagon.
Ang pinakaulihi nga mga pag-uswag sa patag sang tandem mass spectrometry (MS/MS) metabolomics mahimo nga komprehensibo nga maglaragway sang mga pagbag-o sa metabolismo sa sulod kag sa tunga sang mga espesyi sang isa ka ginhatag nga sistema nga clade, kag mahimo nga tingbon sa mga pamaagi sa pagkwenta sa pagkalkulo sang pagkaanggid sang istruktura sa tunga sining mga komplikado nga mga sinagol. Nauna nga ihibalo sa chemistry (5). Ang kombinasyon sang mga abanse nga teknolohiya sa pag-analisar kag pag-compute nagahatag sang kinahanglanon nga gambalay para sa malawig nga pagtilaw sang madamo nga mga panagna nga ginhimo sang mga teoriya sang ekolohiya kag ebolusyon sang pagkananuhaytuhay sang metaboliko. Si Shannon (6) nagpakilala sang teoriya sang impormasyon sa una nga tion sa iya seminal nga artikulo sang 1948, nga nagbutang sang sadsaran para sa matematiko nga pag-analisar sang impormasyon, nga gingamit sa madamo nga patag magluwas sa orihinal nga aplikasyon sini. Sa genomics, ang teoriya sang impormasyon madinalag-on nga gin-aplikar sa pag-isip sang konserbatibo nga impormasyon sang pagkasunod-sunod (7). Sa pagpanalawsaw sa transcriptomics, ang teoriya sang impormasyon naga-analisar sang kabug-usan nga mga pagbag-o sa transcriptome (8). Sa nagligad nga pagpanalawsaw, gin-aplikar namon ang estadistikal nga gambalay sang teoriya sang impormasyon sa metabolomics sa paglaragway sang metaboliko nga kinaadman sang lebel sang tisyu sa mga tanum (9). Diri, ginatingob namon ang MS/MS-based workflow sa statistical framework sang teoriya sang impormasyon, nga ginakilala sang pagkananuhaytuhay sang metaboliko sa kinaandan nga kuwarta, sa pagkumparar sang mga yabi nga mga panagna sang teoriya sang depensa sang tanum sang metabolome nga gintuga sang mga herbivore.
Ang mga teoretikal nga mga gambalay sang depensa sang tanum masami nga nagalakip sa isa kag isa kag mahimo nga bahinon sa duha ka mga kategoriya: yadtong nagatinguha sa pagpaathag sang distribusyon sang mga metabolite nga espesipiko sa tanum base sa mga function sang depensa, pareho sang pinakamaayo nga depensa (OD) (10), nagahulag nga target (MT) (11) ) Kag ang teoriya sang hitsura (12), samtang ang iban nagapangita sang mga paathag kon paano ang mga pagbag-o sa mekanikal nga mga resource nagaapektar ang pagtubo sang tanom kag ang pagtipon sang mga pinasahi nga mga metabolite, pareho sang carbon: nutrient balance hypothesis (13), growth rate hypothesis (14 ), kag ang growth and differentiation equilibrium hypothesis (15). Ang duha ka hugpong sang mga teoriya yara sa magkatuhay nga lebel sang pag-analisar (4). Apang, duha ka teoriya nga nagalakip sang mga depensa nga mga hilikuton sa lebel sang pag-obra ang nagapangibabaw sa paghambalanay nahanungod sa mga depensa sang tanom nga nagabug-os kag naga-inducible: ang teoriya sang OD, nga nagapati nga ang mga tanum nagapuhunan sa ila mahal nga mga depensa sa kemikal kon kinahanglanon lamang, halimbawa, kon sila ginatulon Kon ang isa ka sapat nga hilamon nagasalakay, busa, suno sa posibilidad sang pag-atake sang compound nga may depensa subong gindesinyo (10); ang MT hypothesis nagaduso nga wala sing axis sang pagbag-o sang direksyon sang metabolite, apang ang metabolite nagabag-o sing random, gani nagahimo sang posibilidad nga Upang ang metaboliko nga "motion target" sang pagsalakay sa mga herbivore. Sa iban nga mga pulong, ining duha ka teoriya nagahimo sang magkatuhay nga mga panagna nahanungod sa metaboliko nga pagbag-o nga nagakatabo pagkatapos sang pag-atake sang mga herbivore: ang kaangtanan sa tunga sang unidirectional nga pagtipon sang mga metabolite nga may depensa nga function (OD) kag non-directed metabolic changes (MT) (11 ).
Ang OD kag MT nga mga hipotesis nagalakip indi lamang sang mga gintuga nga mga pagbag-o sa metabolome, kundi pati man ang mga ekolohikal kag ebolusyonaryo nga mga resulta sang pagtipon sining mga metabolite, subong sang mga gasto kag mga benepisyo sa pagpasibu sining mga pagbag-o sa metabolismo sa isa ka partikular nga palibot sa ekolohiya (16). Bisan pa nga ang duha ka mga hipotesis nagakilala sang depensa nga function sang mga pinasahi nga mga metabolite, nga mahimo ukon indi mahal, ang yabi nga prediksyon nga nagapatuhay sang mga hipotesis sang OD kag MT yara sa direksyon sang mga pagbag-o sa metaboliko nga gintunaan. Ang pagtagna sang teoriya sang OD nakabaton sang pinaka-eksperimento nga atensyon tubtob subong. Ini nga mga pagtilaw nagalakip sang pagtuon sang direkta ukon indi direkta nga mga pagpanghikot sang depensa sang nagkalainlain nga mga tisyu sang partikular nga mga compound sa mga greenhouse kag natural nga mga kondisyon, subong man sang mga pagbag-o sa yugto sang pag-uswag sang tanum (17-19). Apang, tubtob subong, bangod sang kakulang sang isa ka workflow kag statistical framework para sa pangkalibutanon nga komprehensibo nga pag-analisar sang metaboliko nga pagkananuhaytuhay sang bisan ano nga organismo, ang panguna nga kinatuhayan nga pagtagna sa tunga sang duha ka teoriya (nga amo, ang direksyon sang mga pagbag-o sa metaboliko) nagapabilin nga testingan. Diri, nagahatag kami sang amo nga pag-analisar.
Ang isa sa pinakaimportante nga mga kinaiya sang mga metabolite nga espesipiko sa tanum amo ang ila tuman nga pagkananuhaytuhay sang istruktura sa tanan nga lebel halin sa isa ka tanum, mga populasyon tubtob sa kaanggid nga mga espesyi (20). Madamo nga mga pagbag-o sa kadamuon sa pinasahi nga mga metabolite ang makita sa kadakuon sang populasyon, samtang ang mabaskog nga mga kinatuhayan sa kalidad masami nga ginahuptan sa lebel sang espesyi (20). Gani, ang pagkananuhaytuhay sang metabolismo sang tanum amo ang panguna nga aspeto sang pagkananuhaytuhay sang pag-obra, nga nagapakita sang pagkamapasibusibuon sa nagkalainlain nga mga niches, ilabi na yadtong mga niches nga may lainlain nga mga posibilidad sang pagsalakay sang pinasahi nga mga insekto kag kinaandan nga mga herbivore (21). Sugod sang Fraenkel (22) nga artikulo sa mga rason sang pagluntad sang mga metabolite nga espesipiko sa tanum, ang mga interaksiyon sa nagkalainlain nga mga insekto ginakabig nga importante nga mga pag-ipit sa pagpili, kag ini nga mga interaksiyon ginapatihan nga nagporma sang mga tanum sa tion sang ebolusyon. Metabolic pathway (23). Ang mga kinatuhayan sa tunga sang mga espesyi sa pagkananuhaytuhay sang mga pinasahi nga mga metabolite mahimo man magpakita sang balanse sa pisyolohiya nga may kaangtanan sa konstitutibo kag inducible nga depensa sang tanum batok sa mga estratehiya sang herbivorous, bangud ang duha ka espesyi masami nga negatibo nga may kaangtanan sa isa kag isa (24). Bisan pa nga mahimo nga mapuslanon ang pagpadayon sang isa ka maayo nga depensa sa tanan nga tion, ang nagakaigo nga mga pagbag-o sa metabolismo nga may kaangtanan sa depensa nagahatag sang maathag nga mga benepisyo sa pagtugot sa mga tanum nga mag-alokar sang malahalon nga mga manggad sa iban nga mga pamuhunan sa pisyolohiya (19, 24), kag malikawan ang kinahanglanon para sa simbiyosis. Kolateral nga kahalitan (25). Dugang pa, ining mga pag-organisar liwat sang mga pinasahi nga mga metabolite nga gintuga sang mga herbivore sang insekto mahimo magdul-ong sa makahalalit nga pagpanagtag sa populasyon (26), kag mahimo nga nagapakita sang direkta nga mga pagbasa sang substansiyal nga natural nga mga pagbag-o sa signal sang jasmonic acid (JA), nga mahimo nga mapadayon sa populasyon. Ang mataas kag manubo nga mga signal sang JA amo ang mga pagbayluhanay sa tunga sang depensa batok sa mga herbivore kag kompetisyon sa partikular nga mga espesyi (27). Dugang pa, ang mga pinasahi nga metabolite biosynthetic pathways magaagi sa madasig nga pagkadula kag pagbag-o sa tion sang ebolusyon, nga nagaresulta sa patchy metabolic distribution sa tunga sang suod nga mga espesyi (28). Ining mga polymorphism madasig nga mapasad bilang sabat sa pagbag-o sang mga sulundan sang herbivore (29), nga nagakahulugan nga ang pagbag-obag-o sang mga komunidad sang herbivore isa ka yabi nga kabangdanan nga nagatulod sang metabolic heterogeneity.
Diri, ginsolbar namon sing espesipiko ang masunod nga mga problema. (I) Paano gina-reconfigure sang herbivorous insect ang metabolome sang tanum? (Ii) Ano ang mga nagapanguna nga mga bahin sang impormasyon sang metaboliko nga plasticity nga mahimo ma-quantify sa pagtilaw sang mga prediksyon sang long-term defense theory? (Iii) Kon bala i-reprogram ang metabolome sang tanum sa isa ka paagi nga pinasahi sa nagasalakay, kon amo, ano ang papel sang hormone sang tanum sa pagpasibu sang isa ka partikular nga metaboliko nga sabat, kag ano nga mga metabolite ang nagaamot sa espesipiko nga depensa sang espesyi? (Iv) Sanglit ang mga panagna nga ginhimo sang madamo nga mga teoriya sang depensa mahimo nga mapalapad sa tanan nga lebel sang biolohiko nga mga tisyu, namangkot kami kon daw ano ka nagakaigo ang metaboliko nga sabat nga gintuga gikan sa internal nga pagtandi sa interspecies nga pagtandi? Sa sini nga katuyuan, sistematiko namon nga gintun-an ang metabolome sang dahon sang nikotina sang tabako, nga isa ka ekolohikal nga modelo nga tanom nga may manggaranon nga pinasahi nga metabolismo, kag epektibo batok sa mga larva sang duha ka tumandok nga mga herbivore, Lepidoptera Datura (Ms) ( Tuman ka agresibo, panguna nga ginakaon) Sa Solanaceae kag Spodoptera (Spodoptera) isa ka sahi sang dahon nga coworm “genus”, upod ang mga tanom nga host sang Solanaceae kag iban pa nga mga host sang iban nga genera kag pamilya Pagkaon sang tanom. Gin-analisar namon ang MS/MS metabolomics spectrum kag ginkuha ang mga deskriptor sang estadistika sang teoriya sang impormasyon agud ipaanggid ang mga teoriya sang OD kag MT. Maghimo sang mga mapa sang pagkaespesipiko agud ipakita ang identidad sang mga yabi nga metabolite. Ang pag-analisar ginpasangkad sa tumandok nga populasyon sang N. nasi kag suod nga kaangtanan nga mga espesyi sang tabako agud dugang nga ma-analisar ang covariance sa tunga sang plant hormone signaling kag OD induction.
Agod makuha ang kabilugan nga mapa nahanungod sa plasticity kag istruktura sang leaf metabolome sang herbivorous tobacco, naggamit kami sang isa ka nauna nga ginhimo nga pag-analisar kag kalkulasyon nga workflow sa komprehensibo nga pagtipon kag pag-deconvolute sang high-resolution data independent MS/MS spectra gikan sa mga extract sang tanum ( 9). Ining wala sing kinalain nga pamaagi (ginatawag MS/MS) makahimo sang indi redundant nga mga spectra sang compound, nga mahimo dayon gamiton para sa tanan nga mga pag-analisar sa lebel sang compound nga ginlaragway diri. Ining mga deconvoluted plant metabolites may nagkalainlain nga sahi, nga ginabug-usan sang ginatos tubtob linibo ka mga metabolites (mga 500-1000-s/MS/MS diri). Diri, ginabinagbinag namon ang metabolic plasticity sa framework sang teoriya sang impormasyon, kag gina-quantify ang pagkananuhaytuhay kag propesyonalismo sang metabolome base sa Shannon entropy sang metabolic frequency distribution. Gamit ang nauna nga ginpatuman nga pormula (8), ginkalkulo namon ang isa ka hugpong sang mga indicator nga mahimo gamiton sa pag-isip sang metabolome diversity (Hj indicator), metabolic profile specialization (δj indicator) kag metabolic specificity sang isa ka metabolite (Si indicator). Dugang pa, gin-aplikar namon ang Relative Distance Plasticity Index (RDPI) sa pag-isip sang metabolome inducibility sang mga herbivore (Figure 1A) (30). Sa sulod sini nga statistical framework, ginatratar namon ang MS/MS spectrum bilang panguna nga yunit sang impormasyon, kag ginaproseso ang relatibo nga kadamuon sang MS/MS sa isa ka mapa sang distribusyon sang frequency, kag dayon ginagamit ang Shannon entropy sa pagbanta sang pagkananuhaytuhay sang metabolome gikan sa sini. Ang espesyalisasyon sang metabolome ginatakus paagi sa average nga pagkaespesipiko sang isa ka MS/MS spectrum. Gani, ang pagdugang sa kadamuon sang pila ka mga klase sang MS/MS pagkatapos sang herbivore induction ginabag-o sa spectral inducibility, RDPI kag espesyalisasyon, nga amo, ang pagdugang sa δj index, bangod mas madamo nga pinasahi nga mga metabolite ang ginapatubas kag ang mataas nga Si index ginapatubas. Ang pagpanubo sang Hj diversity index nagapakita nga ang kadamuon sang nahimo nga MS/MS naganubo, ukon ang profile frequency distribution nagabag-o sa indi tanto ka uniporme nga direksyon, samtang ginabuhinan ang kabug-usan nga walay kapat-uran sini. Paagi sa kalkulasyon sang Si index, posible nga ma-highlight kon ano nga MS/MS ang gina-induce sang pila ka mga herbivore, sa kabaliskaran, kon ano nga MS/MS ang wala nagasabat sa induction, nga isa ka yabi nga timailhan sa pagkilala sang MT kag OD nga prediksyon.
(A) Mga deskriptor sang estadistika nga gingamit para sa herbivorous (H1 tubtob Hx) MS/MS data-inducibility (RDPI), pagkananuhaytuhay (Hj index), espesyalisasyon (δj index) kag metabolite specificity (Si index). Ang pagdugang sa kadakuon sang espesyalisasyon (δj) nagapakita nga, sa promedyo, mas madamo nga herbivorous nga espesipiko nga mga metabolite ang mapatubas, samtang ang pagnubo sa pagkananuhaytuhay (Hj) nagapakita sang pagnubo sa produksyon sang mga metabolite ukon indi patas nga distribusyon sang mga metabolite sa mapa sang distribusyon. Ang Si nga balor naga-usisa kon bala ang metabolite espesipiko sa isa ka ginhatag nga kondisyon (diri, herbivorous) ukon sa pihak nga bahin ginahuptan sa pareho nga lebel. (B) Konseptuwal nga diagram sang pagtagna sang teoriya sang depensa gamit ang axis sang teoriya sang impormasyon. Ang teoriya sang OD nagapanagna nga ang pag-atake sang herbivore magadugang sang mga metabolite sa depensa, sa amo magadugang ang δj. Sa amo man nga tion, ang Hj naganubo bangod ang profile gina-organisar liwat padulong sa pagnubo sang walay kapat-uran sang impormasyon sa metaboliko. Ang teoriya sang MT nagapanagna nga ang pag-atake sang mga herbivore magatuga sang mga pagbag-o nga indi direksyon sa metabolome, sa amo nagadugang ang Hj bilang isa ka timailhan sang pagdugang sang pagkawalay kapat-uran sang impormasyon sa metaboliko kag nagatuga sang random nga distribusyon sang Si. Nagduso man kami sang isa ka mixed model, ang pinakamaayo nga MT, sa diin ang pila ka mga metabolite nga may mas mataas nga depensa nga mga bili labi nga magadugang (mataas nga bili sang Si), samtang ang iban nagapakita sang random nga mga sabat (mas manubo nga bili sang Si).
Gamit ang mga deskriptor sang teoriya sang impormasyon, gina-interpret namon ang teoriya sang OD sa pagtagna nga ang mga pagbag-o sang espesyal nga metabolite nga gintuga sang herbivore sa isa ka wala gin-induce nga constitutive state magadul-ong sa (i) pagdugang sang metabolic specificity (Si index) nga nagatulod sang metabolite specificity (δj index) Ang pagdugang sang) pila ka espesyal nga grupo sang metabolite nga may mas mataas nga balor sang depensa, kag (ii) ang pagnubo sang pagkananuhaytuhay sang metabolite (Hj) bangod sang index pagbag-o sang metabolic frequency distribution sa mas madamo nga leptin body distribution. Sa lebel sang isa ka metabolite, ang isa ka na-order nga Si distribution ginapaabot, sa diin ang metabolite magadugang sang Si nga balor suno sa iya depensa nga balor (Figure 1B). Sa sini nga linya, ginapaathag namon ang teoriya sang MT sa pagtagna nga ang pagpukaw magadul-ong sa (i) mga pagbag-o nga indi direksyon sa mga metabolite nga magaresulta sa pagnubo sang δj index, kag (ii) pagtaas sang Hj index bangod sang pagtaas sang metabolic uncertainty. Ukon ang pagkarandom, nga mahimo ma-quantify paagi sa Shannon entropy sa porma sang generalized diversity. Parte sa metaboliko nga komposisyon, ang teoriya sang MT magatagna sang random nga distribusyon sang Si. Ginakonsiderar nga ang pila ka mga metabolite yara sa idalom sang partikular nga mga kondisyon sa idalom sang partikular nga mga kondisyon, kag ang iban nga mga kondisyon wala sa idalom sang partikular nga mga kondisyon, kag ang ila depensa nga bili nagadepende sa palibot, nagduso man kami sang isa ka mixed defense model, sa diin ang δj kag Hj ginapanagtag sa duha sa Si Increase sa tanan nga direksyon, ang pila lamang ka mga grupo sang metabolite, nga may mas mataas nga depensa nga mga bili, ang partikular nga magadugang samtang ang iban pa nga Siure may yara sang random nga distribusyon (Figure 1B).
Agod testingan ang ginbag-o nga kahulugan sang pagtagna sang teoriya sang depensa sa axis sang descriptor sang teoriya sang impormasyon, nagpadaku kami sang eksperto (Ms) ukon generalist (Sl) nga mga larvae sang herbivore sa mga dahon sang Nepenthes pallens (Figure 2A). Gamit ang pag-analisar sang MS/MS, nakuha namon ang 599 ka non-redundant MS/MS spectra (data file S1) gikan sa methanol extracts sang tisyu sang dahon nga nakolekta pagkatapos sang pagpakaon sang ulod. Ang paggamit sang RDPI, Hj, kag δj nga mga indeks sa paghanduraw sang pag-reconfigure sang kaundan sang impormasyon sa mga file sang pag-configure sang MS/MS nagapakita sang makawiwili nga mga sulundan (Figure 2B). Ang kabug-usan nga uso amo nga, subong sang ginlaragway sang information descriptor, samtang ang mga ulod padayon nga nagakaon sang mga dahon, ang kadakuon sang tanan nga metaboliko nga pag-organisar liwat nagadugang sa pagligad sang panahon: 72 ka oras pagkatapos nga magkaon ang herbivore, ang RDPI nagadugang sing daku. Kon ipaanggid sa wala mahalitan nga kontrol, ang Hj nagnubo sing daku, nga bangod sang pagdugang sang lebel sang espesyalisasyon sang metaboliko nga profile, nga gin-isip sang δj index. Ining maathag nga uso nagahisanto sa mga panagna sang teoriya sang OD, apang indi nagahisanto sa panguna nga mga panagna sang teoriya sang MT, nga nagapati nga ang random (non-directional) nga mga pagbag-o sa lebel sang metabolite ginagamit subong isa ka depensa nga camouflage (Figure 1B). Bisan pa ang oral secretion (OS) elicitor content kag feeding behavior sining duha ka herbivore magkatuhay, ang ila direkta nga pagpakaon nagresulta sa kaanggid nga mga pagbag-o sa direksyon sang Hj kag δj sa sulod sang 24-oras kag 72-oras nga mga panahon sang pag-ani. Ang kinalain lang natabo sa 72 ka oras sang RDPI. Kon ipaanggid sa gintuga sang pagpakaon sang Ms, ang kabug-usan nga metabolismo nga gintuga sang pagpakaon sang Sl mas mataas.
(A) Eksperimental nga desinyo: ang kinaandan nga baboy (S1) ukon eksperto (Ms) nga mga herbivore ginapakaon sang desalinated nga mga dahon sang mga tanum nga pitsel, samtang para sa simulated herbivory, ang OS sang Ms (W + OSMs) ginagamit sa pag-uyat sang pagbuno sang standardized leaf positions nga pilas. S1 (W + OSSl) larvae ukon tubig (W + W). Ang kontrol (C) isa ka wala mahalitan nga dahon. (B) Inducibility (RDPI kon ipaanggid sa control chart), diversity (Hj index) kag specialization (δj index) index nga ginkalkulo para sa espesyal nga metabolite map (599 MS/MS; data file S1). Ang mga asterisk nagapakita sang mga signipikante nga mga kinatuhayan sa tunga sang direkta nga pagpakaon sang herbivore kag sang kontrol nga grupo (Student's t-test nga may paired t-test, *P<0.05 kag ***P<0.001). ns, indi importante. (C) Time resolution index sang panguna (asul nga kahon, amino acid, organiko nga asido kag asukar; data file S2) kag espesyal nga metabolite spectrum (pula nga kahon 443 MS/MS; data file S1) pagkatapos sang simulated herbivory treatment. Ang kolor nga banda nagtumong sa 95% nga pagsalig nga interval. Ang asterisk nagapakita sang makahulugan nga kinatuhayan sa tunga sang pagbulong kag sang kontrol [quadratic analysis of variance (ANOVA), nga ginasundan sang Tukey's honestly significant difference (HSD) para sa post hoc multiple comparisons, *P<0.05, **P<0.01 Kag *** P <0.001]. (D) Espesyalisasyon sang mga scatter plot kag pinasahi nga mga profile sang metabolite (ginsulit nga mga sample nga may lainlain nga mga pagbulong).
Agod usisaon kon bala ang herbivore-induced remodeling sa lebel sang metabolome makita sa mga pagbag-o sa lebel sang indibidwal nga mga metabolite, una namon nga gintutokan ang mga metabolite nga gintun-an na sang una sa mga dahon sang Nepenthes pallens nga may napamatud-an nga resistensya sa herbivore. Ang mga phenolic amides amo ang mga hydroxycinnamamide-polyamine conjugates nga nagatipon sa tion sang proseso sang herbivory sang mga insekto kag nahibal-an nga nagapanubo sang performance sang insekto (32). Ginpangita namon ang mga precursor sang katumbas nga MS/MS kag gin-plot ang ila cumulative kinetic curves (Figure S1). Indi katingalahan, ang mga phenol derivatives nga wala direkta nga nadalahig sa depensa batok sa mga herbivore, pareho sang chlorogenic acid (CGA) kag rutin, gina-down-regulate pagkatapos sang herbivory. Sa kabaliskaran, ang mga herbivore makahimo sang phenol amides nga mabaskog gid. Ang padayon nga pagpakaon sang duha ka mga herbivore nagresulta sa halos pareho nga excitation spectrum sang mga phenolamides, kag ini nga sulundan labi nga maathag para sa de novo synthesis sang mga phenolamides. Ang amo man nga hitabo makita kon ginausisa ang 17-hydroxygeranyl nonanediol diterpene glycosides (17-HGL-DTGs) nga alagyan, nga nagapatubas sang madamo nga acyclic diterpenes nga may epektibo nga anti-herbivore nga mga function (33), nga sa diin si Ms Feeding nga may Sl nag-trigger sang kaanggid nga ekspresyon (Figure S1)).
Ang posible nga disbentaha sang direkta nga mga eksperimento sa pagpakaon sang herbivore amo ang kinatuhayan sa kadasigon sang pagkonsumo sang dahon kag oras sang pagpakaon sang mga herbivore, nga nagapabudlay sa pagdula sang mga epekto nga espesipiko sa herbivore nga gintuga sang mga pilas kag mga herbivore. Agod mas masolbar ang espesipiko nga mga espesyi sang herbivore sang gin-induce nga metaboliko nga sabat sang dahon, gin-simulate namon ang pagpakaon sang Ms kag Sl larvae paagi sa gilayon nga pag-apply sang bag-o nga nakolekta nga OS (OSM kag OSS1) sa standard puncture W sang nagakaigo nga mga posisyon sang dahon. Ini nga pamaagi ginatawag nga W + OS nga pagbulong, kag gina-standardize sini ang induction paagi sa eksakto nga pag-time sang pagsugod sang sabat nga gintuga sang herbivore nga wala nagatuga sang makalilibog nga mga epekto sang mga kinatuhayan sa kadasigon ukon kadamuon sang pagkadula sang tisyu (Figure 2A) (34). Gamit ang MS/MS analysis kag calculation pipeline, nakuha namon ang 443 MS/MS spectra (data file S1), nga nag-overlap sa mga spectra nga natipon na gikan sa mga eksperimento sa direkta nga pagpakaon. Ang pag-analisar sang teoriya sang impormasyon sa sini nga MS/MS data set nagpakita nga ang pag-reprogram sang mga metabolomes nga espesyalista sa dahon paagi sa pag-simulate sang mga herbivore nagpakita sang mga inducement nga espesipiko sa OS (Figure 2C). Sa partikular, kon ipaanggid sa pagbulong sang OSS1, ang OSM nagtuga sang pag-uswag sang espesyalisasyon sang metabolome sa 4 ka oras. Talalupangdon nga kon ipaanggid sa direkta nga herbivore feeding experimental data set, ang metabolic kinetics nga na-visualize sa two-dimensional space gamit ang Hj kag δj bilang mga koordinado kag ang direksyon sang metabolome specialization bilang sabat sa simulated herbivore treatment sa pagligad sang panahon Nagdugang ang makanunayon (Figure 2D). Sa amo man nga tion, gin-isip namon ang kaundan sang mga amino acid, organiko nga mga asido kag mga asukar (data file S2) sa pag-usisa kon bala ining ginapuntirya nga pagdugang sa metabolome expertise bangod sang pag-reconfigure sang sentral nga metabolismo sang carbon bilang sabat sa gin-simulate nga mga herbivore ( Figure S2). Agod mas mapaathag ini nga sulundan, ginbantayan pa gid namon ang metaboliko nga pagtipon sang mga kinetika sang ginhambalan na nga phenolamide kag 17-HGL-DTG nga mga alagyan. Ang OS-specific induction sang mga herbivore ginabag-o sa isa ka differential rearrangement pattern sa sulod sang phenolamide metabolism (Figure S3). Ang mga phenolic amides nga may coumarin kag caffeoyl moieties ginapasulabi nga gina-induce sang OSS1, samtang ang OSMs naga-trigger sang isa ka partikular nga induction sang ferulyl conjugates. Para sa 17-HGL-DTG nga alagyan, ang differential OS induction paagi sa downstream malonylation kag dimalonylation nga mga produkto natukiban (Figure S3).
Masunod, gintun-an namon ang OS-induced transcriptome plasticity gamit ang time-course microarray data set, nga naga-simulate sang paggamit sang OSMs sa pagtratar sang mga dahon sang rosette plant leaves sa mga herbivore. Ang sampling kinetics sa panguna naga-overlap sa kinetics nga gingamit sa sini nga pagtuon sa metabolomics (35). Kon ipaanggid sa metabolome reconfiguration sa diin ang metabolic plasticity partikular nga nagdugang sa pagligad sang panahon, naobserbahan naton ang transient transcription bursts sa mga dahon nga gin-induce sang Ms, sa diin ang transcriptome inducibility (RDPI) kag specialization (δj) yara sa 1 May yara sang isa ka mahinungdanon nga pagtaas sa mga oras, kag pagkananuhaytuhay (Hj) sa sini nga punto sang tion, ang ekspresyon sang BMP1, ginsundan sang mahinungdanon nga pagnubo sang pagrelaks sang transcriptome specialisation (Figure S4). Ang mga pamilya sang metaboliko nga gene (subong sang P450, glycosyltransferase, kag BAHD acyltransferase) nagapakigbahin sa proseso sang pagtipon sang pinasahi nga mga metabolite gikan sa mga yunit sang istruktura nga naghalin sa panguna nga metabolismo, nga nagasunod sa nasambit nga temprano nga modelo sang mataas nga espesyalisasyon. Bilang isa ka pagtuon sa kaso, ang phenylalanine pathway gin-analisar. Ang pag-analisar nagpamatuod nga ang mga panguna nga gene sa metabolismo sang phenolamide may mataas nga OS-induced sa mga herbivore kon ipaanggid sa mga tanum nga wala ginaganyat, kag suod nga naga-align sa ila mga pattern sang ekspresyon. Ang transcription factor MYB8 kag structural genes PAL1, PAL2, C4H kag 4CL sa upstream sini nga alagyan nagpakita sang temprano nga pagsugod sang transcription. Ang mga acyltransferases nga may papel sa katapusan nga pagtipon sang phenolamide, pareho sang AT1, DH29, kag CV86, nagapakita sang malawig nga upregulation pattern (Figure S4). Ang mga obserbasyon sa ibabaw nagapakita nga ang temprano nga pagsugod sang espesyalisasyon sang transcriptome kag ang ulihi nga pag-uswag sang espesyalisasyon sang metabolomics isa ka gin-updan nga paagi, nga mahimo bangod sang synchronous regulatory system nga nagasugod sang isa ka gamhanan nga sabat sa depensa.
Ang pag-reconfigure sa plant hormone signaling nagahikot bilang isa ka regulatory layer nga nagatingob sang herbivorous nga impormasyon sa pag-reprogram sang physiology sang mga tanum. Pagkatapos sang herbivore simulation, gintakus namon ang cumulative dynamics sang mga yabi nga mga kategorya sang hormone sang tanum kag ginhanduraw ang temporal co-expression sa tunga nila [Pearson correlation coefficient (PCC)> 0.4] (Figure 3A). Subong sang ginapaabot, ang mga hormone sang tanum nga may kaangtanan sa biosynthesis ginaangot sa sulod sang network sang co-expression sang hormone sang tanum. Dugang pa, ang metabolic specificity (Si index) gina-mapa sa sini nga network agud i-highlight ang mga hormone sang tanum nga ginatuga sang nagkalainlain nga mga pagbulong. Duha ka panguna nga mga lugar sang herbivorous nga partikular nga sabat ang gindrowing: ang isa yara sa JA cluster, sa diin ang JA (ang iya biologically active nga porma JA-Ile) kag iban pa nga mga JA derivatives nagapakita sang pinakamataas nga Si score; ang isa pa amo ang ethylene (ET). Ang Gibberellin nagpakita lamang sang kasarangan nga pagtaas sa herbivore specificity, samtang ang iban nga mga hormone sang tanum, pareho sang cytokinin, auxin, kag abscisic acid, may manubo nga induction specificity para sa mga herbivore. Kon ipaanggid sa paggamit sang W + W lamang, ang pagpadaku sang peak value sang JA derivatives paagi sa OS application (W + OS) mahimo nga mabag-o sa isa ka mabaskog nga partikular nga timailhan sang JAs. Sa wala ginapaabot, ang OSM kag OSS1 nga may lainlain nga kaundan sang elicitor nahibal-an nga nagatuga sang kaanggid nga pagtipon sang JA kag JA-Ile. Sa kabaliskaran sa OSS1, ang OSM partikular kag mabaskog nga ginatunaan sang OSMs, samtang ang OSS1 wala nagapadaku sang sabat sang basal nga mga pilas (Figure 3B).
(A) Pag-analisar sang network sang co-expression base sa kalkulasyon sang PCC sang herbivore-induced plant hormone accumulation kinetics simulation. Ang node nagarepresentar sang isa ka hormone sang tanum, kag ang kadakuon sang node nagarepresentar sang Si index nga espesipiko sa hormone sang tanum sa tunga sang mga pagbulong. (B) Pagtipon sang JA, JA-Ile kag ET sa mga dahon nga gintuga sang nagkalainlain nga mga pagbulong nga ginapakita sang nagkalainlain nga mga duag: apricot, W + OSM; asul, W + OSSl; itom, W + W; abohon, C (kontrol) . Ang mga asterisk nagapakita sang mga makahulugan nga mga kinatuhayan sa tunga sang pagbulong kag pagkontrol (two-way ANOVA nga ginasundan sang Tukey HSD post hoc multiple comparison, *** P <0.001). Pag-analisar sang teoriya sang impormasyon sang (C)697 MS/MS (data file S1) sa JA biosynthesis kag may diperensya nga spectrum sang paghangop (irAOC kag irCOI1) kag (D)585 MS/MS (data file S1) sa ETR1 nga may diperensya nga ET signal Duha ka simulated herbivore treatments ang nag-trigger sang plant lines kag empty vehicle control (EV) nga mga tanum. Ang mga asterisk nagapakita sang mga signipikante nga mga kinatuhayan sa tunga sang W+OS nga pagbulong kag wala mahalitan nga kontrol (two-way ANOVA nga ginasundan sang Tukey HSD post hoc multiple comparison, *P<0.05, **P<0.01 kag ***P<0.001). (E) Nagalinapta nga mga graph sang nagalinapta nga pagpamatok sa espesyalisasyon. Ang mga duag nagarepresentar sang nagkalainlain nga ginbag-o nga mga sahi; ang mga simbolo nagarepresentar sang nagkalainlain nga mga pamaagi sa pagtambal: trianggulo, W + OSS1; rektanggulo, W + OSM; sirkulo C
Masunod, ginagamit namon ang isa ka genetically modified strain sang attenuated Nepenthes (irCOI1 kag sETR1) sa mga yabi nga tikang sang JA kag ET biosynthesis (irAOC kag irACO) kag paghangop (irCOI1 kag sETR1) sa pag-analisar sang metabolismo sining duha ka mga hormone sang tanum sa mga herbivore Ang kontribusyon sang pag-reprogram. Nahisuno sa mga nagligad nga eksperimento, ginkumpirma namon ang pag-induce sang herbivore-OS sa mga tanum nga wala sing unod (EV) (Figure 3, C tubtob D) kag ang kabug-usan nga pagnubo sa Hj index nga gintuga sang OSM, samtang ang δj index nagtaas. Ang sabat mas maathag sangsa sabat nga gin-trigger sang OSS1. Ang duha ka linya nga graph nga nagagamit sang Hj kag δj bilang mga koordinado nagapakita sang partikular nga deregulation (Figure 3E). Ang labing maathag nga uso amo nga sa mga strain nga kulang sa JA signal, ang pagkananuhaytuhay sang metabolome kag mga pagbag-o sa espesyalisasyon nga gintuga sang mga herbivore halos bug-os nga nadula (Figure 3C). Sa kabaliskaran, ang hipos nga paghangop sang ET sa mga tanum nga sETR1, bisan pa nga ang kabug-usan nga epekto sa mga pagbag-o sa metabolismo sang herbivorous mas manubo sangsa JA signaling, nagapahaganhagan sang kinatuhayan sa Hj kag δj indices sa tunga sang OSM kag OSS1 excitations (Figure 3D kag Figure S5). . Ginapakita sini nga dugang sa panguna nga hilikuton sang JA signal transduction, ang ET signal transduction nagaserbe man nga isa ka pino nga pag-ayo sang species-specific metabolic response sang mga herbivore. Nahisanto sa sini nga fine-tuning function, wala sing pagbag-o sa kabug-usan nga metabolome inducibility sa mga tanum nga sETR1. Sa pihak nga bahin, kon ipaanggid sa mga tanum nga sETR1, ang mga tanum nga irACO nag-induce sang kaanggid nga kabug-usan nga mga pagbag-o sa metabolismo nga gintuga sang mga herbivore, apang nagpakita sang mahinungdanon nga lainlain nga Hj kag δj nga mga marka sa tunga sang OSM kag OSS1 nga mga hangkat (Figure S5).
Agod mahibaluan ang mga pinasahi nga metabolite nga may importante nga mga kontribusyon sa sabat sang mga herbivore nga espesipiko sa mga espesyi kag ma-fine-tune ang ila produksyon paagi sa mga signal sang ET, gingamit namon ang nauna nga ginhimo nga structural MS/MS nga pamaagi. Ini nga pamaagi nagasalig sa bi-clustering nga pamaagi sa pag-re-infer sang metabolic family gikan sa MS/MS fragments [normalized dot product (NDP)] kag similarity score base sa neutral loss (NL). Ang MS/MS data set nga gintukod paagi sa pag-analisar sang ET transgenic lines nakapatubas sang 585 MS/MS (data file S1), nga nasolbar paagi sa pag-cluster sini sa pito ka mayor nga MS/MS modules (M) (Figure 4A) . Ang iban sa sini nga mga module madamol nga puno sang mga nauna nga ginkilala nga mga espesyal nga metabolite: halimbawa, ang M1, M2, M3, M4 kag M7 bugana sa nagkalainlain nga mga phenol derivatives (M1), flavonoid glycosides (M2), acyl sugars (M3 Kag M4), kag 17-HGL-DTG (M7). Dugang pa, ang metaboliko nga espesipiko nga impormasyon (Si index) sang isa ka metabolite sa tagsa ka module ginakalkulo, kag ang Si distribution sini makita sing intuitive. Sa malip-ot nga pulong, ang MS/MS spectra nga nagapakita sang mataas nga herbivory kag genotype specificity ginakilala sang mataas nga mga balor sang Si, kag ang mga estadistika sang kurtosis nagapakita sang distribusyon sang balahibo sa tuo nga kanto sang ikog. Ang isa sa amo nga lean colloid distribution natukiban sa M1, sa diin ang phenol amide nagpakita sang pinakamataas nga Si fraction (Figure 4B). Ang nasambit na nga herbivorous inducible 17-HGL-DTG sa M7 nagpakita sang kasarangan nga Si score, nga nagapakita sang kasarangan nga degree sang differential regulation sa tunga sang duha ka sahi sang OS. Sa kabaliskaran, ang kalabanan nga mga pinasahi nga mga metabolite nga ginhimo sing konstitutibo, pareho sang rutin, CGA, kag acyl sugars, nalakip sa pinakamanubo nga mga marka sang Si. Agod mas mausisa ang pagkakomplikado sang istruktura kag ang distribusyon sang Si sa tunga sang pinasahi nga mga metabolite, ang isa ka molekular nga network gintukod para sa tagsa ka module (Figure 4B). Ang isa ka importante nga prediksyon sang teoriya sang OD (ginsumaryo sa Figure 1B) amo nga ang pag-organisar liwat sang mga pinasahi nga mga metabolite pagkatapos sang herbivory dapat magdul-ong sa isa ka paagi nga mga pagbag-o sa mga metabolite nga may mataas nga balor sa depensa, ilabi na paagi sa pagdugang sang ila pagkaespesipiko (supak sa random nga distribusyon) Mode) Depensa nga metabolite nga gintagna sang teoriya sang MT. Ang kalabanan sang mga phenol derivatives nga natipon sa M1 may kaangtanan sa pagnubo sang performance sang insekto (32). Kon ipaanggid ang mga balor sang Si sa mga metabolite sang M1 sa tunga sang mga dahon nga gin-induce kag ang mga dahon nga nagabug-os sang mga tanum nga kontrol sang EV sa 24 oras, naobserbahan namon nga ang metaboliko nga espesipiko sang madamo nga mga metabolite pagkatapos sang mga insekto nga herbivory may isa ka makahulugan nga pagdugang nga huyog (Figure 4C). Ang partikular nga pagtaas sa bili sang Si natukiban lamang sa mga depensa nga phenolamides, apang wala sing pagtaas sa bili sang Si ang nakit-an sa iban nga mga phenol kag wala mahibal-an nga mga metabolite nga naga-upod sa sini nga module. Isa ini ka pinasahi nga modelo, nga may kaangtanan sa teoriya sang OD. Ang panguna nga mga panagna sang mga pagbag-o sa metabolismo nga gintuga sang mga herbivore nagasantu. Agod testingan kon bala ini nga partikularidad sang phenolamide spectrum gin-induce sang OS-specific ET, gin-plot namon ang metabolite Si index kag nagtuga sang differential expression value sa tunga sang OSM kag OSS1 sa EV kag sETR1 genotypes (Figure 4D ). Sa sETR1, ang phenamide-induced nga kinalain sa tunga sang OSM kag OSS1 nagnubo sing daku. Ang bi-clustering nga pamaagi gin-aplikar man sa datos sang MS/MS nga nakolekta sa mga strain nga may kulang nga JA sa pag-infer sang panguna nga mga module sang MS/MS nga may kaangtanan sa JA-regulated metabolic specialization (Figure S6).
(A) Ang mga resulta sang pag-cluster sang 585 MS/MS base sa gin-ambit nga tipik (NDP nga pagkaanggid) kag gin-ambit nga neutral nga pagkadula (NL nga pagkaanggid) nagaresulta sa module (M) nga nagasanto sa nahibal-an nga pamilya sang compound, ukon paagi sa wala mahibal-an ukon indi maayo nga na-metabolize nga komposisyon sang Metabolite. Sa tupad sang tagsa ka module, ang metabolite (MS/MS) nga partikular (Si) nga distribusyon ginapakita. (B) Modular molecular network: Ang mga node nagarepresentar sang MS/MS kag mga ukbong, NDP (pula) kag NL (asul) nga mga marka sang MS/MS (cut-off,> 0.6). Ang graded metabolite specificity index (Si) ginkolor base sa module (wala) kag gin-mapa sa molecular network (tuo). (C) Module M1 sang EV plant sa constitutive (control) kag induced state (simulated herbivore) sa 24 oras: molecular network diagram (Si value amo ang kadakuon sang node, ang defensive phenolamide gina-highlight sa asul). (D) Ang M1 molecular network diagram sang spectrum line sETR1 nga may diperensya sa EV kag ET nga paghangop: ang phenolic compound nga ginarepresentar sang green circle node, kag ang makahulugan nga kinalain (P value) sa tunga sang W + OSM kag W + OSS1 nga mga pagbulong bilang kadakuon sang Node. CP, N-caffeoyl-tyrosine; CS, N-caffeoyl-spermidine; FP, N-ferulic acid ester-uric acid; FS, N-ferulyl-spermidine; CoP, N', N “-Coumarolyl-tyrosine; DCS, N', N”-dicaffeoyl-spermidine; CFS, N', N”-caffeoyl, feruloyl-spermidine; Lycium barbarum sa wolfberry Son; Nick. O-AS, O-acyl sugar.
Ginpasangkad pa gid namon ang pag-analisar gikan sa isa ka ginpaluya nga Nepenthes genotype pakadto sa natural nga mga populasyon, sa diin ang mabaskog nga mga pagbag-o sa intraspecific sa lebel sang herbivorous JA kag partikular nga lebel sang metabolite ginlaragway na sang una sa natural nga populasyon (26). Gamita ini nga data set sa pagtabon sang 43 ka germplasm. Ining mga germplasm ginabug-usan sang 123 ka espesyi sang mga tanom gikan sa N. pallens. Ini nga mga tanum ginkuha gikan sa mga liso nga nakolekta sa nagkalainlain nga tumandok nga mga puy-anan sa Utah, Nevada, Arizona, kag California (Figure S7), ginkalkulo namon ang metabolome diversity (diri ginatawag nga lebel sang populasyon) β diversity) kag ang espesyalisasyon nga gintuga sang OSM. Nahisuno sa mga nagligad nga pagtuon, naobserbahan namon ang madamo nga mga pagbag-o sa metabolismo sa Hj kag δj axes, nga nagapakita nga ang mga germplasm may daku nga mga kinatuhayan sa plasticity sang ila mga sabat sa metabolismo sa mga herbivore (Figure S7). Ini nga organisasyon nagapahanumdom sang mga nagligad nga mga obserbasyon nahanungod sa dinamiko nga mga pagbag-o sang JAs nga gintuga sang mga herbivore, kag nagmintinar sang tuman kataas nga balor sa isa ka populasyon (26, 36). Paagi sa paggamit sang JA kag JA-Ile sa pagtilaw sang kabug-usan nga lebel sang kaangtanan sa tunga sang Hj kag δj, nakita namon nga may yara sang isa ka makahulugan nga positibo nga kaangtanan sa tunga sang JA kag sang metabolome β diversity kag specialization index (Figure S7). Ginapakita sini nga ang herbivore-induced heterogeneity sa JAs induction nga natukiban sa lebel sang populasyon mahimo nga bangud sa mga yabi nga metabolic polymorphisms nga gintuga sang pagpili gikan sa mga insekto nga herbivore.
Ang mga nauna nga pagtuon nagpakita nga ang mga sahi sang tabako nagalainlain sing daku sa sahi kag relatibo nga pagsalig sa gin-induce kag constitutive nga mga depensa sa metabolismo. Ginapatihan nga ining mga pagbag-o sa anti-herbivore signal transduction kag mga ikasarang sa depensa ginakontrol sang pag-ipit sang populasyon sang insekto, siklo sang kabuhi sang tanum, kag mga gasto sa produksyon sang depensa sa niche sa diin ang isa ka ginhatag nga espesyi nagatubo. Gintun-an namon ang pagkapareho sang pagbag-o sang metabolome sang dahon nga gintuga sang mga herbivore sang anom ka espesyi sang Nicotiana nga tumandok sa North America kag South America. Ini nga mga espesyi suod nga paryente sa Nepenthes North America, nga amo si Nicolas Bociflo. La, N. nicotinis, Nicotiana n. attenuated grass, Nicotiana tabacum, linear tobacco, tobacco (Nicotiana spegazzinii) kag tobacco leaf tobacco (Nicotiana obtusifolia) (Figure 5A) (37). Anum sa sini nga mga espesyi, lakip ang maayo nga kinaiya nga espesyi nga N. palihog, mga tuigan nga mga tanum sang petunia clade, kag ang obtusifolia N. mga perennial sang utod nga clade nga Trigonophyllae (38). Pagkatapos, ang W + W, W + OSM kag W + OSS1 induction ginhimo sa sining pito ka mga espesyi agud tun-an ang species-level metabolic rearrangement sang pagpakaon sang insekto.
(A) Isa ka bootstrap phylogenetic tree base sa maximum likelihood [para sa nuclear glutamine synthesis (38)] kag ang geographical distribution sang pito ka suod nga kaangtanan nga Nicotiana species (lainlain nga kolor) (37). (B) Isa ka scatter plot sang pinasahi nga pagkananuhaytuhay para sa mga metaboliko nga profile sang pito ka espesyi sang Nicotiana (939 MS/MS; data file S1). Sa lebel sang mga espesyi, ang pagkananuhaytuhay sang metabolome negatibo nga may kaangtanan sa kadakuon sang espesyalisasyon. Ang pag-analisar sang lebel sang espesyi nga kaangtanan sa tunga sang metaboliko nga pagkananuhaytuhay kag espesyalisasyon kag pagtipon sang JA makita sa Figure 2. S9. Kolor, lainlain nga sahi; trianggulo, W + OSS1; rektanggulo, W + OSM; (C) Ang Nicotiana JA kag JA-Ile nga mga dinamika ginaranggo suno sa OS excitation amplitude (two-way ANOVA kag Tukey HSD post-multiple comparison, * P <0.05, ** P <0.01 kag * ** Para sa pagkumparar sang W + OS kag W + W, P <0.001). Box plot sang (D) pagkananuhaytuhay kag (E) espesyalisasyon sang tagsa ka espesyi pagkatapos sang pag-simulate sang herbivorous kag methyl JA (MeJA). Ang asterisk nagapakita sang makahulugan nga kinatuhayan sa tunga sang W + OS kag W + W ukon lanolin plus W (Lan + W) ukon Lan plus MeJA (Lan + MeJa) kag Lan control (two-way analysis of variance, nga ginasundan sang Tukey's HSD post hoc multiple comparison , *P<0.05, **P<0.01 kag ***P<0.001).
Gamit ang dual cluster method, nakilala namon ang 9 ka mga module sang 939 MS/MS (data file S1). Ang komposisyon sang MS/MS nga gin-reconfigure sang nagkalainlain nga mga pagbulong nagalainlain sing daku sa tunga sang nagkalainlain nga mga module sa tunga sang mga espesyi (Figure S8). Ang paghanduraw sang Hj (ginatawag diri nga species-level γ-diversity) kag δj nagapakita nga ang nagkalainlain nga mga espesyi nagatipon sa nagkalainlain gid nga mga grupo sa metaboliko nga espasyo, sa diin ang pagbinahinbahin sa lebel sang espesyi masami nga mas prominente sangsa pagpukaw. Luwas sa N. linear kag N. obliquus, nagapakita sila sang malapad nga dinamiko nga mga epekto sang induksyon (Figure 5B). Sa kabaliskaran, ang mga espesyi pareho sang N. purpurea kag N. obtusifolia may indi tanto kaathag nga metaboliko nga sabat sa pagbulong, apang ang metabolome mas nanuhaytuhay. Ang species-specific distribution sang induced metabolic response nagresulta sa isa ka makahulugan nga negatibo nga kaangtanan sa tunga sang espesyalisasyon kag gamma diversity (PCC = -0.46, P = 4.9×10-8). Ang mga pagbag-o nga gintuga sang OS sa lebel sang JAs positibo nga may kaangtanan sa espesyalisasyon sang metabolome, kag negatibo nga may kaangtanan sa pagkananuhaytuhay sang metaboliko nga gamma nga ginapakita sang tagsa ka espesyi (Figure 5B kag Figure S9). Talalupangdon nga ang mga espesyi nga ginatawag nga "signal response" nga mga espesyi sa Figure 5C, pareho sang Nepenthes nematodes, Nepenthes nepenthes, Nepenthes acute, kag Nepenthes attenuated, nagtuga sang mga importante nga mga senyales sa 30 minutos. Ang bag-o nga OS-specific JA kag JA-Ile outbreaks, samtang ang iban nga bakterya nga ginatawag nga "signal unresponsive", pareho sang Nepenthes mills, Nepenthes powdery kag N. obtusifolia nagapakita lamang sang JA-Ile Edge induction nga wala sing bisan ano nga OS specificity (Figure 5C). Sa lebel sang metaboliko, subong sang ginsambit sa ibabaw, para sa ginpaluya nga Nepenthes, ang mga substansiya nga nagasabat sa signal nagpakita sang OS specificity kag makahulugan nga nagdugang sang δj, samtang ginabuhinan ang Hj. Ini nga OS-specific priming effect wala makita sa mga espesyi nga ginklasipikar bilang signal non-reactive species (Figure 5, D kag E). Ang mga metabolite nga espesipiko sa OS ginapaambit sing mas masunson sa tunga sang mga espesyi nga nagasabat sa signal, kag ining mga grupo sang signal nagatipon upod sa mga espesyi nga may mas maluya nga mga sabat sa signal, samtang ang mga espesyi nga may mas maluya nga mga sabat sa signal nagapakita sing diutay nga pagsaliganay (Figure S8 ). Ini nga resulta nagapakita nga ang OS-specific induction sang JAs kag ang OS-specific reconfigure sang downstream metabolome ginaupdan sa lebel sang espesyi.
Masunod, naggamit kami sang lanolin paste nga may methyl JA (MeJA) sa pagtratar sang mga tanum agud usisaon kon bala ining mga paagi sang pag-updanay ginapunggan sang pagkatigayon sang JA nga gin-apply sang exogenous JA, nga mangin yara sa cytoplasm sang mga tanum. Ang madasig nga pag-deesterify amo ang JA. Nakita namon ang pareho nga huyog sang amat-amat nga pagbag-o gikan sa mga espesyi nga nagasabat sa signal pakadto sa mga espesyi nga wala nagasabat sa signal nga gintuga sang padayon nga suplay sang JA (Figure 5, D kag E). Sa malip-ot nga pulong, ang pagtambal sang MeJA mabaskog nga nag-reprogram sang mga metabolomes sang linear nematodes, N. obliquus, N. aquaticus, N. pallens, kag N. mikimotoi, nga nagresulta sa isa ka daku nga pagtaas sa δj kag isa ka pagnubo sa Hj. Ang N. purpurea nagpakita lamang sang pagtaas sa δj, apang indi sa Hj. Ang N. obtusifolia, nga ginpakita na nga nagatipon sang tuman ka manubo nga lebel sang JAs, nagasabat man sing indi maayo sa pagbulong sang MeJA sa bahin sang pag-reconfigure sang metabolome. Ini nga mga resulta nagapakita nga ang produksyon sang JA ukon ang pagbalhin sang signal ginapunggan sa pisyolohiya sa mga espesyi nga wala nagasabat sa signal. Agod testingan ini nga hypothesis, gintun-an namon ang apat ka espesyi (N. pallens, N. mills, N. pink kag N. microphylla) nga gin-induce sang W + W, W + OSMs kag W + OSS1 Transcriptome (39). Nahisanto sa sulundan sang metabolome remodeling, ang mga espesyi maayo nga nahamulag sa transcriptome space, sa diin ang N. attenuated nagpakita sang pinakamataas nga OS-induced RDPI, samtang ang N. gracilis may pinakamanubo (Figure 6A). Apang, natukiban nga ang pagkananuhaytuhay sang transcriptome nga gintuga sang N. oblonga amo ang pinakamanubo sa apat ka espesyi, kabaliskaran sa pinakamataas nga pagkananuhaytuhay sang metabolismo sang N. oblonga nga ginpakita anay sa pito ka espesyi. Ang mga nauna nga pagtuon nagpakita nga ang isa ka hugpong sang mga gene nga may kaangtanan sa mga signal sang temprano nga depensa, lakip ang mga signal sang JA, nagapaathag sang pagka-espesipiko sang mga sabat sang temprano nga depensa nga gintuga sang mga elicitor nga may kaangtanan sa herbivore sa mga espesyi sang Nicotiana (39). Ang pagkumparar sang mga alagyan sang pagsenyas sang JA sa tunga sining apat ka mga espesyi nagpakita sang isa ka makawiwili nga sulundan (Figure 6B). Ang kalabanan nga mga gene sa sini nga alagyan, pareho sang AOC, OPR3, ACX kag COI1, nagpakita sang medyo mataas nga lebel sang induction sa sining apat ka mga espesyi. Apang, ang isa ka yabi nga gene, ang JAR4, nagabaylo sang JA sa iya biologically active nga porma sang JA-Ile nga natipon nga mga transkrip, kag ang lebel sang transkripsyon sini tuman ka manubo, ilabi na sa N. mills, Nepenthes pieris kag N. microphylla. Dugang pa, ang transcript lamang sang isa pa ka gene AOS ang wala natukiban sa N. bifidum. Ining mga pagbag-o sa ekspresyon sang gene mahimo nga amo ang kabangdanan sang sobra nga mga phenotype nga gintuga sang manubo nga produksyon sang JA sa mga espesyi nga may signal anergic kag ang pag-induce sang N. gracilis.
(A) Pag-analisar sang teoriya sang impormasyon sang pag-reprogram sang temprano nga mga sabat sa transkripsyon sang apat ka suod nga kaangtanan nga mga espesyi sang tabako nga gin-sample 30 minutos pagkatapos sang herbivory induction. Ang RDPI ginakalkulo paagi sa pagkumparar sang mga dahon nga gintuga sang herbivore OS sa pagkontrol sang pilas. Ang mga duag nagapakita sang lainlain nga mga espesyi, kag ang mga simbolo nagapakita sang lainlain nga mga pamaagi sa pagbulong. (B) Pag-analisar sang gene expression sa JA signaling pathways sa tunga sang apat ka espesyi. Ang ginpasimple nga dalan sang JA ginapakita sa tupad sang box plot. Ang nagkalainlain nga mga kolor nagpakita sa nagkalainlain nga mga pamaagi sa pagproseso. Ang asterisk nagapakita nga may yara sang isa ka makahulugan nga kinatuhayan sa tunga sang W + OS nga pagbulong kag ang W + W nga kontrol (para sa t-test sang Estudyante para sa mga kinatuhayan sa pares, *P<0.05, **P<0.01 kag ***P<0.001). OPDA, 12-oxophytodienoic acid; OPC-8: 0,3-oxo-2(2′(Z)-pentenyl)-cyclopentane-1-octanoic acid.
Sa katapusan nga bahin, gintun-an namon kon paano ang pag-remodel sang metabolome sang nagkalainlain nga mga espesyi sang tanum nga espesipiko sa mga espesyi sang insekto mahimo nga makabato sa mga herbivore. Ang naunang panukiduki nagpasiugda sa Nicotiana genus. Ang ila resistensya sa Ms kag larvae magkatuhay gid (40). Diri, gintun-an namon ang koneksyon sa tunga sini nga modelo kag ang ila metaboliko nga plasticity. Gamit ang apat ka espesyi sang tabako sa ibabaw, kag ang pagtilaw sang kaangtanan sa tunga sang pagkananuhaytuhay kag espesyalisasyon sang metabolome nga gintuga sang mga herbivore kag ang pagbato sang mga tanum sa Ms kag Sl, nakita namon ang pagbato, pagkananuhaytuhay kag espesyalisasyon sa heneralista nga Sl Tanan positibo nga may kaangtanan, samtang ang kaangtanan sa tunga sang pagbato sa eksperto nga mga babaye kag espesyalisasyon maluya, kag ang kaangtanan sa pagkananuhaytuhay indi makahulugan (Figure 10). Nahanungod sa S1 nga resistensya, ang duha ka attenuated N. chinensis kag N. gracilis, nga ginpakita sang una nga nagapakita sang pareho nga lebel sang transduction sang signal sang JA kag metabolome plasticity, may yara sang tuhay gid nga mga sabat sa herbivore induction, kag nagpakita man sila sang kaanggid nga mataas nga resistensya. Sex.
Sa nagligad nga kan-uman ka tuig, ang teoriya sang depensa sang tanum naghatag sang isa ka teoretikal nga gambalay, nga nabase sa diin ang mga manugpanalawsaw nagtagna sang isa ka daku nga kadamuon sang ebolusyon kag mga hilikuton sang pinasahi nga mga metabolite sang tanum. Ang kalabanan sining mga teoriya wala nagasunod sa normal nga pamaagi sang mabaskog nga mga inferences (41). Ginaduso nila ang mga yabi nga mga panagna (3) sa pareho nga lebel sang pag-analisar. Kon ang pagtilaw sang mga yabi nga mga panagna nagatugot sa mga partikular nga mga teoriya nga ma-analisar, ini magahimo sang Ang patag nagahulag sa unahan. Magsuporta, pero isikway ang iban (42). Sa baylo, ang bag-o nga teoriya nagahimo sang mga panagna sa nagkalainlain nga lebel sang pag-analisar kag nagadugang sang bag-o nga layer sang mga konsiderasyon sa paglaragway (42). Apang, ang duha ka teoriya nga ginduso sa lebel sang pag-obra, ang MT kag OD, mahapos nga mapaathag subong importante nga mga panagna sang pinasahi nga mga pagbag-o sa metabolismo nga gintuga sang mga herbivore: Ang teoriya sang OD nagapati nga ang mga pagbag-o sa pinasahi nga metaboliko nga “espasyo” may mataas nga direksyon. Ang teoriya sang MT nagapati nga ini nga mga pagbag-o mangin indi direksyon kag random nga nahamtang sa metaboliko nga espasyo, kag may huyog nga may mataas nga balor sang depensa nga mga metabolite. Ang mga nauna nga pag-usisa sang mga prediksyon sang OD kag MT gintestingan gamit ang isa ka makitid nga hugpong sang a priori nga "depensa" nga mga compound. Ining mga pagtilaw nga nakasentro sa metabolite nagapugong sang ikasarang sa pag-analisar sang kasangkaron kag dalagan sang pag-reconfigure sang metabolome sa tion sang herbivory, kag wala nagatugot sang pagtilaw sa sulod sang isa ka nagakaigo nga estadistikal nga gambalay nga nagakinahanglan sang mga yabi nga mga panagna nga mahimo nga ginakabig nga isa ka bug-os Quantify ang mga pagbag-o sa metabolome sang tanum. Diri, gingamit namon ang makabag-o nga teknolohiya sa metabolomics nga nabase sa computational MS kag naghimo sang deconvolution MS analysis sa pangkabilugan nga kuwarta sang mga deskriptor sang teoriya sang impormasyon sa pagtilaw sang kinatuhayan sa tunga sang duha nga ginproponer sa pangkalibutanon nga lebel sang metabolomics. Ang yabi nga panagna sini nga teoriya. Ang teoriya sang impormasyon gin-aplikar sa madamo nga patag, ilabi na sa konteksto sang biodiversity kag pagpanalawsaw sa pag-ilig sang sustansya (43). Apang, sa aton nahibaluan, ini ang una nga aplikasyon nga gingamit sa paglaragway sang metaboliko nga impormasyon nga espasyo sang mga tanum kag paglubad sang mga problema sa ekolohiya nga may kaangtanan sa temporaryo nga mga pagbag-o sa metabolismo bilang sabat sa mga sinyales sang palibot. Sa partikular, ang ikasarang sini nga pamaagi yara sa ikasarang sini sa pagkumparar sang mga sulundan sa sulod kag sa tunga sang mga espesyi sang tanum sa pag-usisa kon paano ang mga herbivore nag-uswag gikan sa nagkalainlain nga mga espesyi pakadto sa inter-species macroevolutionary patterns sa nagkalainlain nga lebel sang ebolusyon. Metabolismo.
Ang Principal component analysis (PCA) nagabaylo sang isa ka multivariate data set sa isa ka dimensionality reduction space agud nga ang panguna nga uso sang datos mapaathag, gani ini masami nga ginagamit bilang isa ka exploratory technique sa pag-parse sang data set, pareho sang deconvolution metabolome. Apang, ang pagnubo sang dimensionality madulaan sang bahin sang kaundan sang impormasyon sa data set, kag ang PCA indi makahatag sang quantitative nga impormasyon parte sa mga kinaiya nga may kaangtanan sa teoriya sang ekolohiya, pareho sang: paano gina-reconfigure sang mga herbivore ang pagkananuhaytuhay sa pinasahi nga mga patag (halimbawa, manggad, distribusyon) Kag kadamuon) nga mga metabolite? Ano nga mga metabolite ang mga prediktor sang gin-induce nga estado sang isa ka ginhatag nga herbivore? Gikan sa panan-awan sang pagka-espesipiko, pagkananuhaytuhay kag pagka-inducible, ang kaundan sang impormasyon sang profile sang metabolite nga espesipiko sa dahon nadunot, kag natukiban nga ang pagkaon sang mga herbivore maka-aktibo sang espesipiko nga metabolismo. Sa wala ginapaabot, naobserbahan namon nga, subong sang ginlaragway sa mga indikasyon sang teoriya sang impormasyon nga ginpatuman, ang resulta nga sitwasyon sa metabolismo may daku nga pag-overlap pagkatapos sang mga pag-atake sang duha ka herbivore (ang night-fed generalist Sl) kag ang eksperto sa Solanaceae nga si Ms. Bisan pa nga ang ila pamatasan sa pagpakaon kag konsentrasyon tuhay gid. Fatty acid-amino acid conjugate (FAC) initiator sa OS (31). Paagi sa paggamit sang herbivore OS sa pagbulong sang mga standardized puncture wounds, ang simulated herbivore treatment nagpakita man sang kaanggid nga uso. Ining standardized nga pamaagi para sa pag-simulate sang sabat sang mga tanum sa mga pag-atake sang mga herbivore nagadula sang mga makalilibog nga mga butang nga gintuga sang mga pagbag-o sa pamatasan sa pagkaon sang mga herbivore, nga nagadul-ong sa nagkalainlain nga kadakuon sang kahalitan sa nagkalainlain nga mga tion (34). Ang FAC, nga nahibal-an nga amo ang panguna nga kabangdanan sang OSM, nagapanubo sang JAS kag iban pa nga mga sabat sang hormone sang tanum sa OSS1, samtang ang OSS1 nagapanubo sang ginatos ka beses (31). Apang, ang OSS1 nagtuga sang kaanggid nga lebel sang pagtipon sang JA kon ipaanggid sa OSM. Ginpakita na sang una nga ang sabat sang JA sa ginpaluya nga Nepenthes sensitibo gid sa OSM, sa diin ang FAC makapadayon sang iya aktibidad bisan pa nga ginlasaw sing 1:1000 sa tubig (44). Gani, kon ipaanggid sa OSM, bisan pa nga ang FAC sa OSS1 tuman ka manubo, ini bastante na sa pag-induce sang bastante nga JA outbreak. Ang mga nauna nga pagtuon nagpakita nga ang mga protina nga kaangay sang porin (45) kag mga oligosaccharide (46) mahimo gamiton bilang mga molekular nga mga clue sa pag-trigger sang mga sabat sa depensa sang tanum sa OSS1. Apang, indi pa maathag kon bala ining mga elicitor sa OSS1 amo ang responsable sa pagtipon sang JA nga naobserbahan sa karon nga pagtuon.
Bisan pa nga may pila ka pagtuon nga nagalaragway sang differential metabolic fingerprints nga gintuga sang aplikasyon sang nagkalainlain nga mga herbivore ukon exogenous JA ukon SA (salicylic acid) (47), wala sing isa nga nagtublag sang herbivore species-specific perturbation sa plant grass network kag ang mga epekto sini sa partikular nga Ang kabug-usan nga epekto sang metabolismo sistematiko nga ginatun-an. personal nga impormasyon. Ini nga pag-analisar dugang nga nagpamatuod nga ang koneksyon sang internal nga hormone network sa iban nga mga hormone sang tanum magluwas sa JAs nagaporma sang pagka-espesipiko sang metaboliko nga pag-organisar liwat nga gintuga sang mga herbivore. Sa partikular, natukiban namon nga ang ET nga gintuga sang OSM mas daku sangsa gintuga sang OSS1. Ini nga mode nagahisanto sa mas madamo nga FAC content sa OSM, nga isa ka kinahanglanon kag bastante nga kondisyon para sa pag-trigger sang ET burst (48). Sa konteksto sang interaksiyon sa tunga sang mga tanum kag mga herbivore, ang signaling function sang ET sa dinamika sang metabolite nga espesipiko sa tanum nagalapta gihapon kag nagapuntirya lamang sa isa ka grupo sang compound. Dugang pa, ang kalabanan nga mga pagtuon naggamit sang exogenous nga aplikasyon sang ET ukon sang mga precursor sini ukon nagkalainlain nga mga inhibitor sa pagtuon sang regulasyon sang ET, sa tunga sini ining mga exogenous nga aplikasyon sang kemikal magapatubas sang madamo nga indi espesipiko nga mga epekto. Sa amon nahibaluan, ini nga pagtuon nagarepresentar sang una nga daku nga sistematiko nga pag-usisa sang papel sang ET sa paggamit sang ET sa paghimo kag paghangop sang mga may diperensya nga mga tanum nga transgenic sa pag-koordinar sang dinamika sang metabolome sang tanum. Ang herbivore-specific ET induction mahimo nga mag-modulate sang sabat sang metabolome. Ang pinakaimportante amo ang transgenic nga manipulasyon sang ET biosynthesis (ACO) kag perception (ETR1) nga mga gene nga nagpakita sang herbivore-specific de novo accumulation sang phenolamides. Ginpakita na sang una nga ang ET maka-fine-tune sang JA-induced nicotine accumulation paagi sa pag-regulate sang putrescine N-methyltransferase (49). Apang, gikan sa isa ka mekanikal nga pagtamod, indi maathag kon paano gina-fine-tune sang ET ang induction sang phenamide. Magluwas sa signal transduction function sang ET, ang metabolic flux mahimo man nga ma-shunt sa S-adenosyl-1-methionine agud ma-regulate ang investment sa polyaminophenol amides. Ang S-adenosyl-1-methionine amo ang ET kag Common intermediate sang polyamine biosynthetic pathway. Ang mekanismo nga ang ET signal nagakontrol sang lebel sang phenolamide nagakinahanglan sang dugang nga pagtuon.
Sa malawig nga tion, bangod sang madamo nga pinasahi nga mga metabolite nga wala mahibaluan ang istruktura, ang daku nga igtalupangod sa partikular nga mga kategorya sang metabolismo indi makahimo sa estrikto nga pagtimbangtimbang sang temporal nga mga pagbag-o sang metaboliko nga pagkananuhaytuhay pagkatapos sang biolohiko nga mga interaksiyon. Sa karon, base sa pag-analisar sang teoriya sang impormasyon, ang panguna nga resulta sang pag-angkon sang MS/MS spectrum base sa wala sing ginapasulabi nga mga metabolite amo nga ang mga herbivore nga nagakaon ukon naga-simulate sang mga herbivore padayon nga nagapanubo sang kabug-usan nga metaboliko nga pagkananuhaytuhay sang metabolome sang dahon samtang nagadugang ang iya kadakuon sang espesyalisasyon. Ining temporaryo nga pagtaas sa metabolome specificity nga gintuga sang mga herbivore may kaangtanan sa isa ka synergistic nga pagtaas sa transcriptome specificity. Ang bahin nga nagaamot sing labing daku sa sining mas daku nga espesyalisasyon sang metabolome (nga may mas mataas nga balor sang Si) amo ang pinasahi nga metabolite nga may nauna nga ginkilala nga herbivorous function. Ini nga modelo nagahisanto sa pagtagna sang teoriya sang OD, apang ang pagtagna sang MT nga may kaangtanan sa pagkarandom sang metabolome reprogramming indi nagahisanto. Apang, ini nga datos nagahisanto man sa pagtagna sang mixed model (pinakamaayo nga MT; Figure 1B), bangod ang iban nga wala makilala nga mga metabolite nga may wala mahibaluan nga mga depensa mahimo gihapon nga magsunod sa isa ka random nga distribusyon sang Si.
Ang isa ka talalupangdon nga sulundan nga dugang nga nakuha sang sini nga pagpanalawsaw amo nga gikan sa lebel sang micro-evolution (isa ka tanum kag populasyon sang tabako) pakadto sa mas daku nga ebolusyonaryo nga sukod (suod nga may kaangtanan nga mga espesyi sang tabako), ang nagkalainlain nga lebel sang ebolusyonaryo nga organisasyon yara sa "pinakamaayo nga depensa" May yara sang daku nga mga kinatuhayan sa mga ikasarang sang mga herbivore. Moore et al. (20) kag Kessler kag Kalske (1) independente nga nagduso sa pag-convert sang tatlo ka functional nga lebel sang biodiversity nga orihinal nga ginpatuhay ni Whittaker (50) sa constitutive kag induced temporal nga mga pagbag-o sang chemical diversity; ining mga tagsulat wala man nagsumaryo Ang mga pamaagi para sa daku nga pagtipon sang datos sang metabolome wala man nagabalay kon paano makalkulo ang metaboliko nga pagkananuhaytuhay gikan sa sini nga mga datos. Sa sini nga pagtuon, ang magagmay nga mga pag-adjust sa functional classification ni Whittaker magakonsiderar sang α-metabolic diversity bilang pagkananuhaytuhay sang MS/MS spectra sa isa ka ginhatag nga tanum, kag ang β-metabolic diversity bilang panguna nga intraspecific metabolism sang isa ka grupo sang mga populasyon Space, kag γ-metabolic diversity mangin isa ka pagpalawig sang pag-analisar sang kaanggid nga mga espesyi.
Ang JA signal kinahanglanon para sa madamo nga mga sabat sa metabolismo sang herbivore. Apang, may kakulang sang maid-id nga quantitative testing sang kontribusyon sang intraspecific nga regulasyon sang JA biosynthesis sa metabolome diversity, kag kon bala ang JA signal isa ka pangkabilugan nga lugar para sa stress-induced metabolic diversification sa mas mataas nga macroevolutionary scale indi pa mahangpan. Naobserbahan namon nga ang herbivorous nga kinaiya sang Nepenthes herbivorous naga-induce sang metabolome specialization kag ang pagbag-o sang metabolome specialization sa sulod sang populasyon sang Nicotiana species kag sa tunga sang suod nga kaangtanan nga Nicotiana species sistematiko nga positibo nga may kaangtanan sa JA signaling. Dugang pa, kon ang JA signal may diperensya, ang metabolic specificity nga gintuga sang isa ka genotype herbivore pagakanselahon (Figure 3, C kag E). Sanglit ang mga pagbag-o sa metaboliko nga spectrum sang natural nga ginpaluya nga mga populasyon sang Nepenthes kalabanan quantitative, ang mga pagbag-o sa metaboliko β nga pagkananuhaytuhay kag pagkaespesipiko sa sini nga pag-analisar mahimo nga sa daku nga bahin gintuga sang mabaskog nga pagpukaw sang mga kategorya sang compound nga bugana sa metabolite. Ining mga klase sang compound nagadominar sa bahin sang profile sang metabolome kag nagadul-ong sa positibo nga kaangtanan sa mga signal sang JA.
Bangod ang mga mekanismo sang biokemikal sang mga espesyi sang tabako nga suod nga may kaangtanan sa sini tuhay gid, ang mga metabolite espesipiko nga ginkilala sa kwalitatibo nga aspeto, gani mas analitikal ini. Ang pagproseso sang teoriya sang impormasyon sang nakuha nga metaboliko nga profile nagapakita nga ang herbivorous induction nagapalala sang pagbayluhanay sa tunga sang metaboliko nga gamma diversity kag espesyalisasyon. Ang JA signal may importante nga papel sa sini nga pagbayluhanay. Ang pagdugang sa espesyalisasyon sang metabolome nagahisanto sa panguna nga prediksyon sang OD kag positibo nga may kaangtanan sa JA signal, samtang ang signal sang JA negatibo nga may kaangtanan sa metabolic gamma diversity. Ginapakita sini nga mga modelo nga ang kapasidad sang OD sang mga tanum ginadeterminar sang plasticity sang JA, bisan sa microevolutionary scale ukon sa mas daku nga evolutionary scale. Ang mga eksperimento sa aplikasyon sang exogenous JA nga nagalikaw sa mga depekto sa biosynthesis sang JA dugang nga nagapakita nga ang suod nga mga espesyi sang tabako mahimo nga makilala sa mga espesyi nga nagasabat sa signal kag indi nagasabat sa signal, pareho sang ila paagi sang JA kag metabolome plasticity nga ginatuga sang mga herbivore. Ang mga espesyi nga wala nagasabat sa signal indi makasabat bangod sang ila indi masarangan nga makahimo sang endogenous JA kag busa napaidalom sa mga limitasyon sa pisyolohiya. Mahimo ini tuga sang mga mutasyon sa pila ka yabi nga mga gene sa JA signaling pathway (AOS kag JAR4 sa N. crescens) sang. Ini nga resulta nagapakita nga ining mga interspecies macroevolutionary patterns mahimo nga panguna nga ginatuytuyan sang mga pagbag-o sa paghangop kag pagsabat sang internal nga hormone.
Magluwas sa interaksiyon sa tunga sang mga tanum kag mga herbivore, ang pag-usisa sang metaboliko nga pagkananuhaytuhay may kaangtanan sa tanan nga importante nga mga pag-uswag sa teoretikal sa pagpanalawsaw sang biolohikal nga pagpasibu sa palibot kag ang ebolusyon sang komplikado nga mga kinaiya sang phenotypic. Sa pagdugang sang kadamuon sang datos nga nakuha sang moderno nga mga instrumento sang MS, ang pagtesting sang hypothesis sa pagkananuhaytuhay sang metaboliko mahimo na karon maglampas sa indibidwal/kategorya nga mga kinatuhayan sang metabolite kag maghimo sang pangkalibutanon nga pag-analisar sa pagpakita sang wala ginapaabot nga mga sulundan. Sa proseso sang daku nga pag-analisar, ang isa ka importante nga metapora amo ang ideya sang paghunahuna sang makahulugan nga mga mapa nga mahimo gamiton sa pag-usisa sang datos. Gani, ang isa ka importante nga resulta sang karon nga kombinasyon sang wala sing ginapasulabi nga MS/MS metabolomics kag teoriya sang impormasyon amo nga nagahatag ini sang isa ka simple nga metric nga mahimo gamiton sa pagtukod sang mga mapa sa pag-browse sang metabolic diversity sa nagkalainlain nga mga timbangan sang taxonomic. Amo ini ang panguna nga kinahanglanon sini nga pamaagi. Ang pagtuon sang micro/macro nga ebolusyon kag ekolohiya sang komunidad.
Sa lebel sang macro-ebolusyon, ang utok sang teoriya sang co-evolution sang tanum-insekto nanday Ehrlich kag Raven (51) amo ang pagtagna nga ang pagkananuhaytuhay sang pagkananuhaytuhay sang metabolismo sa tunga sang mga espesyi amo ang kabangdanan sang pagkananuhaytuhay sang mga linya sang tanom. Apang, sa sulod sang singkwenta ka tuig halin sang pagbalhag sining seminal nga buluhaton, ini nga hipotesis talagsa lang nga gintestingan (52). Ini sa daku nga bahin bangod sang mga kinaiya sang phylogenetic sang kaanggid nga mga kinaiya sang metabolismo sa malayo nga mga linya sang tanom. Ang talagsahon mahimo gamiton sa pag-angkla sang mga pamaagi sa pag-analisar sang target. Ang karon nga MS/MS workflow nga ginaproseso sang teoriya sang impormasyon naga-quantify sang MS/MS structural similarity sang wala mahibaluan nga mga metabolite (nga wala sang una nga pagpili sang metabolite) kag gina-convert ining mga MS/MS sa isa ka hugpong sang MS/MS, gani sa propesyonal nga metabolismo Ining mga modelo sang macro-evolutionary ginakumparar sa classification scale. Yano nga mga timailhan sa estadistika. Ang proseso kaanggid sa pag-analisar sang phylogenetic, nga mahimo maggamit sang pag-align sang pagkasunod-sunod sa pag-isip sang kadasigon sang pagkananuhaytuhay ukon ebolusyon sang karakter nga wala sing una nga pagtagna.
Sa lebel sang biokemikal, ang screening hypothesis nanday Firn kag Jones (53) nagapakita nga ang metaboliko nga pagkananuhaytuhay ginahuptan sa nagkalainlain nga lebel sa paghatag sang hilaw nga materyales sa pagpatuman sang biolohiko nga mga hilikuton sang wala anay sing kaangtanan ukon ginbuslan nga mga metabolite. Ang mga pamaagi sang teoriya sang impormasyon nagahatag sang isa ka gambalay sa diin ining mga transisyon sa ebolusyon nga espesipiko sa metabolite nga nagakatabo sa tion sang espesyalisasyon sang metabolite mahimo nga ma-quantify bilang kabahin sang ginaproponer nga proseso sang pag-usisa sang ebolusyon: aktibo nga pagpasibu sa biolohiya gikan sa manubo nga espesipiko pakadto sa mataas nga espesipiko nga mga metabolite nga ginapunggan sang isa ka ginhatag nga palibot.
Sa kabilugan, sa una nga mga adlaw sang molekular nga biolohiya, ang importante nga mga teoriya sa depensa sang tanum ginhimo, kag ang mga pamaagi nga ginatuytuyan sang deductive hypothesis ginakabig nga amo lamang ang paagi sang pag-uswag sang siyensya. Ini bangud sa teknikal nga mga limitasyon sa pagtakus sang bug-os nga metabolome. Bisan pa ang mga pamaagi nga ginatuytuyan sang hypothesis labi nga mapuslanon sa pagpili sang iban pa nga mga mekanismo sang kabangdanan, ang ila ikasarang sa pagpauswag sang aton paghangop sa mga biochemical network mas limitado sangsa mga pamaagi sa pagkwenta nga magamit karon sa kontemporaryo nga data-intensive science. Gani, ang mga teoriya nga indi matagna malayo sa kasangkaron sang magamit nga datos, gani ang hypothetical nga pormula/siklo sang pagtilaw sang pag-uswag sa patag sang pagpanalawsaw indi mahimo nga dulaon (4). Nakita namon nga ang computational workflow sang metabolomics nga ginpakilala diri makapukaw liwat sang interes sa bag-o (paano) kag katapusan (ngaa) nga mga isyu sang pagkananuhaytuhay sang metaboliko, kag makaamot sa isa ka bag-o nga panahon sang teoretikal nga ginatuytuyan nga siyensya sang datos. Gin-usisa liwat sang panahon ang importante nga mga teoriya nga nag-inspirar sang nagligad nga mga henerasyon.
Ang direkta nga pagpakaon sa mga herbivore ginahimo paagi sa pagpadaku sang ikaduha nga instar nga larva ukon Sl nga larva sa isa ka dahon sang tanom nga pitcher nga may duag nga luspad sang isa ka rosas nga nagapamukadkad nga tanom, nga may 10 ka replika sang tanom kada tanum. Ang mga larvae sang insekto gin-clamp gamit ang mga clamp, kag ang nabilin nga tisyu sang dahon gintipon 24 kag 72 ka oras pagkatapos sang impeksyon kag madasig nga ginyelo, kag ang mga metabolite ginkuha.
I-simulate ang herbivorous treatment sa isa ka tuman ka synchronized nga paagi. Ang pamaagi amo ang paggamit sang mga ruweda nga may desinyo sang tela sa pagtusok sang tatlo ka laray sang mga tunok sa tagsa ka kilid sang midrib sang tatlo ka bug-os nga nagsangkad nga dahon sang tanum sa tion sang pagtubo sang garland sang tela, kag gilayon nga mag-apply sang 1:5 Diluted Ms. Ukon maggamit sang mga tudlo nga may gwantes sa pagsulod sang S1 OS sa pilas nga ginbuslot. Mag-ani kag magproseso sang dahon suno sa ginlaragway sa ibabaw. Gamita ang ginlaragway na nga pamaagi sa pagkuha sang panguna nga mga metabolite kag mga hormone sang tanum (54).
Para sa mga aplikasyon sang exogenous JA, ang tatlo ka dahon sang petiole sang tagsa ka anom ka rosas nga nagapamukadkad nga mga tanum sang tagsa ka espesyi ginatratar sang 20μl sang lanolin paste nga nagaunod sang 150μg MeJA (Lan + MeJA), kag 20μl sang lanolin plus wound treatment (Lan + W), ukon gamiton ang 20μl nga puro nga lanolin bilang kontrol. Ang mga dahon gin-ani 72 ka oras pagkatapos sang pagbulong, gin-snap-frozen sa likido nga nitroheno, kag gintago sa -80°C tubtob magamit.
Apat ka JA kag ET transgenic lines, nga amo ang irAOC (36), irCOI1 (55), irACO kag sETR1 (48), ang nakilala sa amon grupo sa pagpanalawsaw. ang irAOC mabaskog nga nagpakita sang pagnubo sa lebel sang JA kag JA-Ile, samtang ang irCOI1 indi sensitibo sa JAs. Kon ipaanggid sa EV, ang pagtipon sang JA-Ile nagdugang. Sing kaanggid, ang irACO magapanubo sang produksyon sang ET, kag kon ipaanggid sa EV, ang sETR1, nga indi sensitibo sa ET, magadugang sang produksyon sang ET.
Ang isa ka photoacoustic laser spectrometer (Sensor Sense ETD-300 real-time ET sensor) ginagamit sa paghimo sang pagsukol sang ET nga indi makahalalit. Pagkatapos gid sang pagbulong, ang katunga sang mga dahon gin-utod kag ginsaylo sa 4-ml nga sirado nga bildo nga vial, kag ang headspace gintugutan nga magtipon sa sulod sang 5 ka oras. Sa tion sang pagtakus, ang tagsa ka vial gin-flush sang isa ka sulog sang 2 ka litro/oras sang puro nga hangin sa sulod sang 8 ka minutos, nga nag-agi anay sa isa ka catalyst nga ginhatag sang Sensor Sense sa pagkuha sang CO2 kag tubig.
Ang microarray data orihinal nga ginbalhag sa (35) kag gin-save sa National Center for Biotechnology Information (NCBI) Gene Expression Comprehensive Database (accession number GSE30287). Ang datos nga katumbas sa mga dahon nga gintuga sang W + OSMs nga pagbulong kag ang wala mahalitan nga kontrol ginkuha para sa sini nga pagtuon. Ang hilaw nga intensidad amo ang log2. Antes sang pag-analisar sang estadistika, ang baseline ginbaylo kag gin-normalize sa ika-75 nga porsyento sini gamit ang R software package.
Ang orihinal nga RNA sequencing (RNA-seq) nga datos sang Nicotiana species ginkuha gikan sa NCBI Short Reading Archives (SRA), ang numero sang proyekto amo ang PRJNA301787, nga ginreport ni Zhou et al. (39) kag magpadayon suno sa ginlaragway sa (56). Ang hilaw nga datos nga ginproseso sang W + W, W + OSM kag W + OSS1 nga katumbas sa mga espesyi sang Nicotiana ginpili para sa pag-analisar sa sini nga pagtuon, kag ginproseso sa masunod nga paagi: Una, ang hilaw nga mga pagbasa sang RNA-seq ginbaylo sa FASTQ nga format. Ang HISAT2 nagabaylo sang FASTQ sa SAM, kag ang SAMtools nagabaylo sang mga file sang SAM sa gin-sort nga mga file sang BAM. Ang StringTie ginagamit sa pagkalkulo sang ekspresyon sang gene, kag ang pamaagi sang ekspresyon sini amo nga may mga tipik kada isa ka libo ka mga tipik sang base kada milyon nga mga tipik sang transkripsyon nga ginsunod-sunod.
Ang Acclaim chromatographic column (150 mm x 2.1 mm; particle size 2.2μm) nga gingamit sa pag-analisar kag ang 4 mm x 4 mm guard column ginabug-usan sang pareho nga materyal. Ang masunod nga binary gradient ginagamit sa Dionex UltiMate 3000 Ultra High Performance Liquid Chromatography (UHPLC) nga sistema: 0 tubtob 0.5 minutos, isocratic 90% A [deionized water, 0.1% (v/v) acetonitrile kag 0.05% formic acid], 10% B, kag Acetonitrile 0.05% nga formic acid); 0.5 tubtob 23.5 minutos, ang gradient phase amo ang 10% A kag 90% B, sa magkatuhay; 23.5 tubtob 25 minutos, isocratic 10% A kag 90% B. Ang kadasigon sang pag-ilig 400μl/min. Para sa tanan nga mga pag-analisar sang MS, i-inject ang column eluent sa isa ka quadrupole kag time-of-flight (qTOF) analyzer nga may electrospray source nga naga-operate sa positibo nga ionization mode (capillary voltage, 4500 V; capillary outlet 130 V ; Drying temperature 200°C; drying airflow 10 liter/min).
Himua ang pag-analisar sang MS / MS fragment (sa ulihi ginatawag nga MS / MS) nga wala sing kaangtanan ukon indi makilala gikan sa datos agud makakuha sang impormasyon sa istruktura nahanungod sa kabug-usan nga makita nga metaboliko nga profile. Ang konsepto sang indiscriminate MS/MS nga pamaagi nagasandig sa kamatuoran nga ang quadrupole may daku gid nga bintana sang pag-isahanon sang masa [gani, binagbinaga ang tanan nga mga signal sang mass-to-charge ratio (m/z) subong mga tipik]. Sa sini nga rason, bangod ang instrumento sang Impact II indi makahimo sang CE tilt, pila ka independiente nga mga pag-analisar ang ginhimo gamit ang dugang nga mga bili sang enerhiya sang pagbunggo sang dissociation (CE) nga gintuga sang pagbungguanay. Sa malip-ot nga pulong, una nga analisahon ang sample paagi sa UHPLC-electrospray ionization/qTOF-MS gamit ang single mass spectrometry mode (manubo nga mga kondisyon sang fragmentation nga gintuga sang in-source fragmentation), nga naga-scan halin sa m/z 50 tubtob 1500 sa isa ka repetition frequency nga 5 Hz. Gamita ang nitroheno bilang gas sa pagbungguanay para sa pag-analisar sang MS/MS, kag maghimo sang independiente nga mga pagsukol sa masunod nga apat ka nagkalainlain nga mga boltahe sang pagbungguanay nga gintuga sang pagbungguanay: 20, 30, 40, kag 50 eV. Sa bug-os nga proseso sang pagtakus, ang quadrupole may pinakadaku nga bintana sang pag-isahanon sang masa, halin sa m/z 50 tubtob 1500. Kon ang atubang nga lawas m/z kag ang eksperimento sa kalaparon sang pag-isahanon ginbutang sa 200, ang masa nga kalaparon awtomatiko nga gina-aktibo sang operating software sang instrumento kag 0 Da. I-scan ang mga tipik sang masa pareho sa single mass mode. Gamita ang sodium formate (50 ml isopropanol, 200 μl formic acid kag 1 ml 1M NaOH aqueous solution) para sa mass calibration. Gamit ang high-precision calibration algorithm ni Bruker, ang data file gina-calibrate pagkatapos nga mapadalagan ang average spectrum sa isa ka ginhatag nga panahon. Gamita ang export function sang Data Analysis v4.0 software (Brook Dalton, Bremen, Germany) sa pag-convert sang mga raw data file sa NetCDF format. Ang MS/MS data set gin-save sa bukas nga metabolomics database nga MetaboLights (www.ebi.ac.uk) nga may accession number. MTBLS1471.
Ang MS/MS assembly mahimo nga matigayon paagi sa pag-analisar sang correlation sa tunga sang MS1 kag MS/MS nga mga signal sang kalidad para sa manubo kag mataas nga enerhiya sang pagbungguanay kag bag-o nga ginpatuman nga mga pagsulundan. Ang R script ginagamit sa pag-realisar sang pag-analisar sang correlation sang distribusyon sang precursor sa produkto, kag ang C# script (https://github.com/MPI-DL/indiscriminant-MS-MS-assembly-pipeline) ginagamit sa pag-implementar sang mga pagsulundan.
Agod mabuhinan ang mga sayop nga positibo nga gintuga sang background noise kag sayop nga correlation nga gintuga sang pagtukib sang pila ka m/z nga mga bahin sa pila lamang ka mga sample, ginagamit namon ang "filled peak" nga function sang R package XCMS (para sa background noise correction) Dapat gamiton sa pag-ilis sang "NA" (undetected peak) intensity. Kon ang fill peak function ginagamit, may madamo pa nga “0′′ intensity values ​​sa data set nga makaapekto sa kalkulasyon sang correlation. Dayon, ginapaanggid namon ang mga resulta sang pagproseso sang datos nga nakuha kon ang filled peak function ginagamit kag kon ang filled peak function wala ginagamit, kag ginakalkulo ang background noise value base sa average nga gintadlong nga gintadlong, kag dayon islan ini nga mga balor sang intensity ginkalkulo nga bili sang background. Ginbinagbinag man namon lamang ang mga bahin nga ang ila kabaskugon nagsobra sa tatlo ka pilo sang bili sang background kag ginkabig sila nga "matuod nga mga putukputukan." Para sa mga kalkulasyon sang PCC, ang mga m/z signal lamang sang sample precursor (MS1) kag mga data set sang fragment nga may indi magkubos sa walo ka matuod nga mga putukputukan ang ginakonsiderar.
Kon ang intensidad sang precursor nga kalidad nga bahin sa bug-os nga sample may kahulugan nga may kaangtanan sa pagnubo sang intensidad sang pareho nga kalidad nga bahin nga ginapaidalom sa manubo ukon mataas nga enerhiya sang pagbungguanay, kag ang bahin wala ginamarkahan subong isa ka isotope peak sang CAMERA, mahimo ini nga dugang nga mahatagan kahulugan. Dayon, paagi sa pagkalkulo sang tanan nga posible nga mga paris sang precursor-product sa sulod sang 3 s (ang ginabanta nga bintana sang oras sang paghupot para sa peak retention), ang pag-analisar sang correlation ginahimo. Kon ang m/z nga balor mas manubo sangsa precursor nga balor kag ang MS/MS fragmentation nagakatabo sa pareho nga lokasyon sang sample sa data set subong sang precursor nga ginhalinan sini, ginakabig ini nga isa ka fragment.
Base sa sining duha ka simple nga mga pagsulundan, wala namon ginalakip ang mga gintalana nga mga tipik nga may m/z nga mga balor nga mas daku sangsa m/z sang nakilala nga precursor, kag base sa posisyon sang sample sa diin ang precursor makita kag ang gintalana nga tipik. Posible man nga mapili ang mga kalidad nga mga bahin nga ginhimo sang madamo nga mga in-source nga mga tipik nga ginhimo sa MS1 mode bilang mga kandidato nga precursor, sa amo nagahimo sang redundant nga mga compound sang MS/MS. Agod mabuhinan ang data redundancy, kon ang NDP nga pagkaanggid sang mga spectra magsobra sa 0.6, kag sila iya sang chromatogram nga "pcgroup" nga gin-annotate sang CAMERA, aton sila tingbon. Sa katapusan, ginatingob namon ang tanan nga apat ka mga resulta sang CE nga may kaangtanan sa precursor kag mga tipik sa katapusan nga deconvoluted composite spectrum paagi sa pagpili sang pinakamataas nga intensity peak sa tanan nga mga kandidato nga mga peak nga may pareho nga m / z nga bili sa nagkalainlain nga mga enerhiya sang pagbungguanay. Ang masunod nga mga tikang sa pagproseso nabase sa konsepto sang composite spectrum kag ginabinagbinag ang nagkalainlain nga mga kondisyon sang CE nga kinahanglanon sa pagpadaku sang posibilidad sang pagkabahinbahin, bangod ang pila ka mga tipik mahimo lamang makita sa idalom sang isa ka partikular nga enerhiya sang pagbungguanay.
Ang RDPI (30) gingamit sa pagkalkulo sang inducibility sang metabolic profile. Ang metabolic spectrum diversity (Hj index) ginkuha gikan sa kadamuon sang MS/MS precursors gamit ang Shannon entropy sang MS/MS frequency distribution gamit ang masunod nga equation nga ginlaragway ni Martínez et al. (8). Hj = −∑i = 1mPijlog2(Pij) sa diin ang Pij nagakaigo sa relatibo nga frequency sang i-th MS/MS sa j-th nga sample (j = 1, 2,..., m) (i = 1, 2, …, m) t).
Ang metabolic specificity (Si index) ginahatagan kahulugan subong ang ekspresyon nga identidad sang isa ka ginhatag nga MS/MS may kaangtanan sa frequency sa tunga sang mga sample nga ginabinagbinag. Ang MS/MS specificity ginakalkulo bilang Si = 1t (∑j = 1tPijPilog2PijPi)
Gamita ang masunod nga pormula sa pagtakus sang metabolome-specific δj index sang tagsa ka j sample, kag ang average sang MS/MS specificity δj = ∑i = 1mPijSi
Ang mga MS/MS spectra gina-align sa mga paris, kag ang pagkaanggid ginakalkulo base sa duha ka mga marka. Una, gamit ang standard NDP (kilala man nga cosine correlation method), gamita ang masunod nga ekwasyon sa pag-iskor sang pagkaanggid sang bahin sa tunga sang mga spectra NDP = (∑iS1 & S2WS1, iWS2, i) 2∑iWS1, i2∑iWS2, i2 sa diin S1 kag S2 Katumbas, para sa spectrum 1 kag WS2, subong man iWS2, kag i2 nagarepresentar sang kabug-aton base sa intensidad sang peak nga ang kinalain sang i-th common peak sa tunga sang duha ka spectra mas manubo sa 0.01 Da. Ang kabug-aton ginakalkulo subong sang masunod: W = [peak intensity] m [quality] n, m = 0.5, n = 2, suno sa ginapanugda sang MassBank.
Ang ikaduha nga pamaagi sa pagmarka ginpatuman, nga nagalakip sang pag-analisar sang gin-ambit nga NL sa tunga sang MS/MS. Sa sini nga katuyuan, gingamit namon ang 52 ka mga listahan sang NL nga masami nga masugata sa tion sang proseso sang pagbahinbahin sang MS sa tandem, kag ang mas espesipiko nga NL (data file S1) nga na-annotate na para sa MS / MS spectrum sang ikaduha nga mga metabolite sang nagluya nga mga espesyi sang Nepenthes ( 9, 26). Maghimo sang binary vector sang 1 kag 0 para sa tagsa ka MS/MS, nga katumbas sa karon kag wala nagaluntad sang pila ka NL. Base sa Euclidean distance similarity, ang NL similarity score ginakalkulo para sa tagsa ka paris sang binary NL vectors.
Sa paghimo sang dual clustering, gingamit namon ang R package DiffCoEx, nga nabase sa extension sang Weighted Gene Co-expression Analysis (WGCNA). Gamit ang NDP kag NL scoring matrices sang MS/MS spectra, gingamit namon ang DiffCoEx sa pagkalkulo sang comparative correlation matrix. Ang binary clustering ginahimo paagi sa pagbutang sang "cutreeDynamic" nga parameter sa method = "hybrid", cutHeight = 0.9999, deepSplit = T, kag minClusterSize = 10. Ang R source code sang DiffCoEx gin-download gikan sa dugang nga file 1 ni Tesson et al. (57); Ang kinahanglanon nga R WGCNA software package makita sa https://horvath.genetics.ucla.edu/html/CoexpressionNetwork/Rpackages/WGCNA.
Agod mahimo ang MS/MS molecular network analysis, ginkalkulo namon ang paired spectral connectivity base sa NDP kag NL similarity types, kag gingamit ang Cytoscape software sa pag-visualize sang network topology gamit ang organic layout sa CyFilescape yFiles layout algorithm extension application.
Gamita ang R nga bersyon 3.0.1 sa paghimo sang pag-analisar sang estadistika sa datos. Ang statistical significance gin-assess gamit ang two-way analysis of variance (ANOVA), nga ginsundan sang Tukey's honestly significant difference (HSD) post-hoc test. Agod ma-analisar ang kinalain sa tunga sang herbivorous nga pagbulong kag sang kontrol, ang duha ka ikog nga distribusyon sang duha ka grupo sang mga sample nga may pareho nga variance gin-analisar gamit ang Student's t test.
Para sa mga dugang nga materyales para sa sini nga artikulo, palihog tan-awa ang http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/24/eaaz0381/DC1
Isa ini ka bukas nga artikulo nga ginapanagtag sa idalom sang mga termino sang Creative Commons Attribution-Non-Commercial License, nga nagapahanugot sang paggamit, pagpanagtag kag pagkopya sa bisan ano nga medium, basta ang katapusan nga paggamit indi para sa komersyal nga ganansya kag ang premis amo nga ang orihinal nga obra husto. Reperensya.
Pahibalo: Ginapangabay lang namon sa imo nga ihatag ang imo email address agud mahibaluan sang tawo nga imo ginarekomendar sa pahina nga luyag mo nga makita nila ang email kag indi ini spam. Indi kami magkuha sang bisan ano nga mga email address.
Ini nga pamangkot ginagamit sa pagtilaw kon ikaw isa ka bisita kag pagpugong sang awtomatiko nga pagsumiter sang spam.
Ang teoriya sang impormasyon nagahatag sang isa ka unibersal nga kuwarta para sa pagkumparar sang pinasahi nga mga metabolome kag ang pagtagna sang mga teoriya sang depensa sa pagtilaw.
Ang teoriya sang impormasyon nagahatag sang isa ka unibersal nga kuwarta para sa pagkumparar sang pinasahi nga mga metabolome kag ang pagtagna sang mga teoriya sang depensa sa pagtilaw.
©2021 Asosasyon sang Amerika para sa Pag-uswag sang Siyensya. ang tanan nga mga kinamatarong gintigana. Ang AAAS isa ka partner sang HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef kag COUNTER. ScienceAdvances ISSN 2375-2548.